Utilizando o que você aprendeu sobre o Princípio da Conservação da Energia, determine a velocidade de um carrinho de montanha russa ao alcançar seu ponto mais baixo, sabendo que ele partiu do repouso do ponto mais alto a 20 m de altura. (Considere a aceleração da gravidade como 10 m/s2).
A.
20 m/s;
B.
10 m/s;
C.
200 m/s.
Ed
há 2 meses
Para resolver essa questão, vamos aplicar o Princípio da Conservação da Energia. A energia potencial gravitacional no ponto mais alto se transforma em energia cinética no ponto mais baixo. A energia potencial (Ep) no ponto mais alto é dada por: \[ Ep = m \cdot g \cdot h \] onde: - \( m \) é a massa do carrinho (que não precisamos conhecer, pois ela se cancela), - \( g \) é a aceleração da gravidade (10 m/s²), - \( h \) é a altura (20 m). Portanto: \[ Ep = m \cdot 10 \cdot 20 = 200m \] No ponto mais baixo, toda essa energia potencial se transforma em energia cinética (Ec): \[ Ec = \frac{1}{2} m v^2 \] onde \( v \) é a velocidade que queremos encontrar. Igualando as energias: \[ 200m = \frac{1}{2} m v^2 \] Cancelando \( m \) (desde que \( m \neq 0 \)): \[ 200 = \frac{1}{2} v^2 \] Multiplicando ambos os lados por 2: \[ 400 = v^2 \] Agora, tirando a raiz quadrada: \[ v = \sqrt{400} = 20 \, \text{m/s} \] Portanto, a velocidade do carrinho ao alcançar seu ponto mais baixo é de 20 m/s. A alternativa correta é: A. 20 m/s.