No Campeonato Mundial de Voleibol Feminino de 2018, Thaísa Menezes, com uma altura de , era a jogadora mais alta da Seleção Brasileira. Ao receber um levantamento perfeito de Dani Lins, Thaísa corta a bola de quando a bola esta a do chão e com uma velocidade (escalar) de . Ela faz de trabalho no processo. Desprezando a resistência do ar:
(e) Encontre a velocidade escalar da bola ao atingir o chão.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão pede e identificar o que precisamos para resolver. Temos uma jogadora de vôlei, Thaísa Menezes, que ao fazer um corte na bola de massa quando ela está a do chão com uma velocidade de . Ela realiza de trabalho nesse processo. Queremos descobrir qual será a velocidade da bola ao atingir o chão.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia na física, especificamente energia cinética, energia potencial gravitacional e trabalho. Precisamos entender como essas energias se transformam e se conservam durante o movimento da bola.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a energia cinética inicial da bola no momento em que Thaísa a corta. A energia cinética ( ) é dada pela fórmula:
Onde:
  • (massa da bola)
  • (velocidade inicial)
Então,
Vamos calcular isso:

Passo 3

Agora, vamos calcular a energia potencial gravitacional ( ) da bola no ponto onde foi cortada. A energia potencial é dada por:
Onde:
  • (aceleração da gravidade)
  • (altura)
Então,

Passo 4

Thaísa realiza um trabalho ( ) de sobre a bola. O trabalho realizado adiciona energia ao sistema, aumentando a energia total da bola. Portanto, a energia total após o trabalho é a soma da energia cinética inicial, da energia potencial e do trabalho realizado:
Substituindo os valores:

Passo 5

Quando a bola atinge o chão, a energia potencial gravitacional será zero (já que ). Portanto, toda a energia total será convertida em energia cinética final ( ). Assim, temos:
Usando a fórmula da energia cinética para encontrar a velocidade final ( ):
Então,

Resposta

A velocidade escalar da bola ao atingir o chão é aproximadamente .

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FIG. 5-21 Pergunta 1.
No Campeonato Mundial de Voleibol Feminino de 2018, Thaísa Menezes, com uma altura de , era a jogadora mais alta da Seleção Brasileira. Ao receber um levantamento perfeito de Dani Lins, Thaísa corta a bola de quando a bola esta a do chão e com uma velocidade (escalar) de . Ela faz de trabalho no processo. Desprezando a resistência do ar:
© Encontre a energia mecânica da bola antes da cortada.
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