Uma bola está parada sobre o gramado de um campo de futebol na posição A. Um jogador chuta a bola para cima, com vetor velocidade inicial de módulo e que faz um ângulo de com a horizontal. Despreze a resistência do ar e considere a aceleração da gravidade .
Escreva o vetor velocidade inicial da bola.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. A gente tem uma bola parada no campo que é chutada com uma velocidade inicial de 15 metros por segundo, fazendo um ângulo de 45 graus com a horizontal. A matéria que estamos lidando aqui é Vetores e Componentes de Velocidade. Para resolver, vamos precisar decompor essa velocidade inicial em suas componentes horizontal e vertical.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que qualquer vetor de velocidade pode ser dividido em duas partes: uma na direção horizontal (x) e outra na vertical (y). A gente usa trigonometria, especificamente as funções seno e cosseno, para fazer essa decomposição.
Passo 3
A componente horizontal da velocidade () é calculada usando o cosseno do ângulo:
Substituindo os valores:
Passo 4
A componente vertical da velocidade () é calculada usando o seno do ângulo:
Substituindo os valores:
Passo 5
Sabemos que . Então substituindo:
Passo 6
Agora, juntando as componentes horizontal e vertical, o vetor velocidade inicial da bola fica:
Onde é o componente na direção horizontal e na vertical.