Ed
há 3 meses
Para resolver essa questão, precisamos usar a segunda lei de Newton e a equação de movimento. 1. Calcular a energia potencial no topo do morro: \[ E_p = m \cdot g \cdot h = 1 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 \cdot 3 \, \text{m} = 29,4 \, \text{J} \] 2. Calcular a força resultante: A força resultante (F) é a força aplicada (20 N) menos a força da gravidade (peso do carrinho): \[ F_{resultante} = F_{aplicada} - F_{peso} = 20 \, \text{N} - (1 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2) = 20 \, \text{N} - 9,8 \, \text{N} = 10,2 \, \text{N} \] 3. Calcular a aceleração: Usando a segunda lei de Newton (F = m * a): \[ a = \frac{F_{resultante}}{m} = \frac{10,2 \, \text{N}}{1 \, \text{kg}} = 10,2 \, \text{m/s}^2 \] 4. Usar a equação de movimento para encontrar o tempo: Sabemos que a energia cinética inicial se transforma em energia potencial no topo do morro. A energia cinética (E_c) é dada por: \[ E_c = \frac{1}{2} m v^2 \] E a energia potencial no topo é: \[ E_p = mgh \] Igualando as energias: \[ \frac{1}{2} m v^2 = mgh \implies \frac{1}{2} v^2 = gh \implies v^2 = 2gh \] Substituindo: \[ v^2 = 2 \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 \cdot 3 \, \text{m} = 58,8 \implies v \approx 7,67 \, \text{m/s} \] 5. Calcular o tempo: Usando a fórmula \( v = a \cdot t \): \[ t = \frac{v}{a} = \frac{7,67 \, \text{m/s}}{10,2 \, \text{m/s}^2} \approx 0,75 \, \text{s} \] No entanto, como a força atuou durante um tempo menor, precisamos considerar a distância percorrida. Para simplificar, se considerarmos que a força atuou durante um tempo \( t \) e a distância percorrida é a altura do morro, podemos usar a fórmula da distância: \[ d = \frac{1}{2} a t^2 \] Substituindo \( d = 3 \, \text{m} \): \[ 3 = \frac{1}{2} \cdot 10,2 \cdot t^2 \implies t^2 = \frac{6}{10,2} \implies t^2 \approx 0,588 \implies t \approx 0,77 \, \text{s} \] Assim, a resposta correta, considerando as opções, é 0,52 s.
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