Uma bolinha cai a partir do repouso em um poço de
de profundidade. Desprezando o atrito do ar, calcule o tempo que a bolinha leva para atingir o fundo do poço e a velocidade que ela possui ao atingi-lo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma bolinha que está largada do repouso em um poço que tem 20 metros de profundidade. O objetivo é descobrir quanto tempo a bolinha leva para chegar ao fundo do poço e qual a velocidade dela quando atinge o fundo. Para isso, vamos usar conceitos de cinemática, que é a parte da física que estuda o movimento dos corpos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
- Altura do poço (h): 20 metros
- Velocidade inicial (v₀): 0 m/s (porque a bolinha é largada do repouso)
- Aceleração devido à gravidade (g): aproximadamente 9,8 m/s²
Precisamos encontrar:
- Tempo (t) que a bolinha leva para cair.
- Velocidade final (v) da bolinha ao atingir o fundo.
Passo 3
Vamos começar encontrando o tempo que a bolinha leva para cair os 20 metros. Para isso, usamos a equação do movimento uniformemente acelerado que relaciona a distância, a velocidade inicial, o tempo e a aceleração:
Como a bolinha parte do repouso,
. Então, a equação fica:
Passo 4
Agora, vamos resolver para
:
Para encontrar
, tiramos a raiz quadrada de ambos os lados:
Então, a bolinha demora aproximadamente 2,02 segundos para chegar ao fundo do poço.
Passo 5
Agora, vamos calcular a velocidade da bolinha ao atingir o fundo. Para isso, usamos a equação da velocidade no movimento uniformemente acelerado:
Novamente, como
:
Resposta
A bolinha leva aproximadamente 2,02 segundos para atingir o fundo do poço e possui uma velocidade de cerca de 19,8 m/s ao chegar lá.
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