Enunciado

Um carro é freado com uma desaceleração constante de 5 m / s ² , produzindo marcas de frenagem medindo 60   m antes de parar completamente. Quão rápido estava o carro viajando quando o freio foi acionado pela primeira vez?

Passo 1

Pessoal... essa é uma questão basicamente de física.

Sabe o Movimento Retilineo Uniformemente Variado? Então, é o que tá rolando aqui.

Temos um carro que viajava a uma velocidade inicial v 0 que começa a frear com uma desacelação constante

a = - 5 m / s 2

E se move por um deslocamento total

Δ S = 60 m

Até parar totalmente

v t = 0

Queremos encontrar aqui a velocidade inicial.

Para isso, vamos usar que a aceleração é a variação da velocidade, e como essa aceleração é constante temos:

v t = v 0 + a t

E também usaremos que s t é a primitiva de v t .

Passo 2

O carro para quando v t = 0 , logo:

v t = v 0 + a t

0 = v 0 - 5 t

t = v 0 5

Uma vez que v t = s ' ( t ) , s é a primitiva de v , logo:

v t = v 0 - 5 t

s t = v 0 t - 5 t 2 2 + C

Essa constante é a posição quando t = 0 , podemos chama-la de s 0

s t = v 0 t - 5 t 2 2 + s 0

De forma que:

s t - s 0 = v 0 t - 5 t 2 2

E o deslocamento, nada mais é que posição final menos inicial, portanto:

Δ S = v 0 t - 5 t 2 2

Passo 3

O carro viaja 60   m no tempo que leva para parar, logo:

Δ S = v 0 t - 5 t 2 2

60 = v 0 v 0 5 - 5 v 0 2 2 ⋅ 25

60 = v 0 2 5 - v 0 2 10

Logo,

600 = 2 v 0 2 - v 0 2

v 0 2 = 600

v 0 = 10 6

v 0 ≈ 24,5   m / s

Resposta

v 0 ≈ 24,5   m / s

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