Um dardo é lançado com uma velocidade inicial v0=25m/s, formando um ângulo de 45° com a horizontal. (a) Qual o alcance máximo (b) e a altura máxima atingida?
Para calcular este movimento deve-se dividir o movimento em vertical e horizontal.
PAra encontrarmos os dados pedidos, realizaremos os cálculos abaixo,, onde iremos encontrar o alcance máximo no item A e a altura máxima no item B:
\(\begin{align} & a) \\ & \\ & A=\frac{{{v}_{0}}\sin 2\theta }{g} \\ & A=\frac{25\sin 2\cdot 45}{9,8} \\ & A=\frac{25\cdot 1}{9,8} \\ & A=2,55m \\ & \\ & b) \\ & \\ & H=\frac{{{v}_{0}}^{2}{{\sin }^{2}}\theta }{2g} \\ & H=\frac{{{25}_{{}}}^{2}{{\sin }^{2}}45}{2\cdot 9,8} \\ & H=\frac{625\cdot 0,5}{19,6} \\ & H=15,9m \\ \end{align}\ \)
Portanto, o alcance máximo será de 2,55, e a altura máxima será de 15,9m.
Movimento horizontal: MRU
Componente da velocidade no eixo x:
Vx = V x cos(angulo)
Vx = 25 x cos(45º)
Vx = 25cos(45º)
Alcance máximo:
S = Alcance máximo
So = 0
Vx = componente da velocidade no eixo x
t = 5/2 (obtido através dos calculos feitos abaixo)
S = So + Vxt
S = 0 + 25cos(45º) x 5/2
S = 25 x /2 x 5/2
S = 25/2 x 5/2
S = 125x2/4
S = 250/4
S = 62,5m
Movimento vertical: MRUV
Componente da velocidade no eixo y:
Vy = V x sen(angulo)
Vy = 25 x sen(45º)
Vy = 25sen(45º)
Tempo de permanência no ar:
Vy = componente da velocidade final no eixo y
Vyo = componente da velocidade inicial no eixo y
g = aceleração gravitacional
Vy = Vyo - gt
-25sen(45º) = 25sen(45º) - 10t
-10t = -25sen(45º) - 25sen(45º)
-t = -50(sen45º)/10
t = 5sen(45º)
t = 5/2 segundos
OBS: Nessa conta o Vy é negativo pois ele vai no sentido negativo do eixo Y, ou seja, para baixo.
O Vy não é 0 pois o a parte levada em conta para calcular a altura máxima é apenas até a metade do movimento.
Altura máxima atingida:
V² = Vo² + 2gh
0² = [25sen(45º)]² + 2 x 10 x h
0 = (25 x /2)² + 20h
20h= 625 x 2/4
20h = 312,5
h = 15,625m
Conta um pouco chata para ser feita pelo computador, mas espero ter conseguido ser claro.
Lembrando: sen(45º) = /2
cos(45º) = /2
PAra encontrarmos os dados pedidos, realizaremos os cálculos abaixo:
\(\begin{align} & a) \\ & \\ & A=\frac{{{v}_{0}}\sin 2\theta }{g} \\ & A=\frac{25\sin 2\cdot 45}{9,8} \\ & A=\frac{25\cdot 1}{9,8} \\ & A=2,55m \\ & \\ & b) \\ & \\ & H=\frac{{{v}_{0}}^{2}{{\sin }^{2}}\theta }{2g} \\ & H=\frac{{{25}_{{}}}^{2}{{\sin }^{2}}45}{2\cdot 9,8} \\ & H=\frac{625\cdot 0,5}{19,6} \\ & H=15,9m \\ \end{align}\ \)
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