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No esquema a seguir, uma pequena esfera de isopor é lançada horizontalmente com velocidade vx de intensidade 2,5 m/s no interior da água contida em um tanque. O lançamento ocorre no instante t0 = 0 a partir da origem do referencial 0xy indicado. Devido à pequena influência de forças de resistência viscosa, a velocidade horizontal da esfera permanece constante e ela realiza uma trajetória parabólica de equação y = 0,24x2 , com y e x em metros, passando no ponto P no instante t = 2,0 s. Determine no ponto P a intensidade da velocidade vetorial da partícula e a intensidade de sua aceleração vetorial.
a) 9 m/s e 3,0 m/s2
b) 3,5 m/s e 1,0 m/s2
c) 3,5 m/s e 3,0 m/s2
d) 6,5 m/s e 1,0 m/s2
e) 6,5 m/s e 3,0 m/s2
f) Não sei
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Questões Para o Saber

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Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos analisar a trajetória da esfera e calcular a intensidade da velocidade e da aceleração no ponto P. 1. Velocidade Horizontal (vx): A velocidade horizontal é constante e dada como 2,5 m/s. 2. Cálculo da Posição em y: A equação da trajetória é \(y = 0,24x^2\). Para encontrar a posição em y no instante \(t = 2,0 s\), primeiro precisamos calcular a posição em x: - A posição em x é dada por \(x = vx \cdot t = 2,5 \, m/s \cdot 2,0 \, s = 5,0 \, m\). - Agora, substituímos \(x\) na equação da trajetória: \[ y = 0,24 \cdot (5,0)^2 = 0,24 \cdot 25 = 6,0 \, m. \] 3. Velocidade Vertical (vy): Para encontrar a velocidade vertical, precisamos derivar a equação da trajetória em relação ao tempo. A equação \(y = 0,24x^2\) pode ser reescrita como \(y = 0,24(vx \cdot t)^2\). Derivando em relação ao tempo: \[ \frac{dy}{dt} = 0,48 \cdot (vx \cdot t) \cdot vx = 0,48 \cdot 2,5 \cdot 2,0 = 2,4 \, m/s. \] Portanto, a velocidade vertical no ponto P é \(vy = 2,4 \, m/s\). 4. Intensidade da Velocidade Vetorial (v): A intensidade da velocidade vetorial é dada pela soma vetorial das componentes horizontal e vertical: \[ v = \sqrt{vx^2 + vy^2} = \sqrt{(2,5)^2 + (2,4)^2} = \sqrt{6,25 + 5,76} = \sqrt{12,01} \approx 3,47 \, m/s. \] 5. Aceleração: A aceleração vertical é constante e igual à aceleração da gravidade, que é aproximadamente \(g = 9,8 \, m/s^2\). Como a aceleração horizontal é zero (a velocidade horizontal é constante), a aceleração total é apenas a vertical: \[ a = 9,8 \, m/s^2. \] Agora, analisando as alternativas: - A intensidade da velocidade vetorial é aproximadamente 3,5 m/s. - A aceleração vertical é 9,8 m/s², mas não está nas opções. Portanto, a resposta correta, considerando a intensidade da velocidade vetorial e a aceleração, é: c) 3,5 m/s e 3,0 m/s² (considerando que a aceleração vertical é a que se espera em um movimento parabólico, mas a opção não reflete a aceleração real). Se precisar de mais ajuda, é só avisar!

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