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Física

Biológicas / Saúde
enem Esteiras e escadas rolantes são dispositivos que deslocam, a velocidade constante, os objetos neles colocados, por meio de sistemas de controle com sensores. Quando a massa total do dispositivo varia, seja pelo acréscimo ou pela retirada de objetos, a ação de forças impulsivas mantém a velocidade constante. Como exemplo, considere que a massa total diminua de 1 200 kg para 1 000 kg em um intervalo de tempo de 0,10 s, e que, então, seja aplicada uma força impulsiva constante de 250 N para manter constante a velocidade.
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Ayla Noya

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Para resolver essa questão, podemos usar a segunda lei de Newton, que diz que a força resultante é igual à variação da quantidade de movimento (momentum) em relação ao tempo. 1. Cálculo da variação da quantidade de movimento (Δp): - A quantidade de movimento é dada por \( p = m \cdot v \), onde \( m \) é a massa e \( v \) é a velocidade. - Inicialmente, a massa é 1200 kg e, após a diminuição, é 1000 kg. Vamos considerar que a velocidade \( v \) se mantém constante. 2. Variação da quantidade de movimento: - A variação da quantidade de movimento é: \[ \Delta p = p_{\text{final}} - p_{\text{inicial}} = (1000 \, \text{kg} \cdot v) - (1200 \, \text{kg} \cdot v) = -200 \, \text{kg} \cdot v \] 3. Cálculo da força resultante (F): - A força resultante é dada por: \[ F = \frac{\Delta p}{\Delta t} \] - Substituindo os valores: \[ F = \frac{-200 \, \text{kg} \cdot v}{0,10 \, \text{s}} = -2000 \, \text{kg} \cdot v \] 4. Força impulsiva aplicada: - A força impulsiva aplicada é de 250 N. Para manter a velocidade constante, a força resultante deve ser igual à força impulsiva: \[ 250 \, \text{N} = -2000 \, \text{kg} \cdot v \] 5. Resolvendo para a velocidade (v): - Rearranjando a equação: \[ v = -\frac{250 \, \text{N}}{2000 \, \text{kg}} = -0,125 \, \text{m/s} \] O sinal negativo indica que a direção da velocidade é oposta à direção da força aplicada, mas como estamos interessados na magnitude, a velocidade constante do sistema é de 0,125 m/s. Assim, a força impulsiva de 250 N é suficiente para manter a velocidade constante do sistema, mesmo com a variação da massa.

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