Uma esfera de massa igual a 2,0 kg, inicialmente em repouso sobre o solo , é puxada verticalmente pra cima por uma força constante de módulo igual a 30,0 N , durante 2,0 s. Desprezando-se a resistência do ar e considerando-se o módulo da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s² , a intensidade da velocidade da esfera , no final de 2,0 s , é igual ,em m/s a ?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de física! A gente tem uma esfera de 2,0 kg inicialmente parada no chão, que está sendo puxada pra cima com uma força constante de 30,0 N durante 2,0 segundos. A gente quer descobrir qual vai ser a velocidade da esfera ao final desse tempo. Para isso, vamos usar conceitos de força, aceleração e movimento uniformemente variado.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender as forças que atuam na esfera. Tem a força que está puxando a esfera para cima, que é de 30,0 N, e a força da gravidade, que puxa para baixo. A força da gravidade (
) pode ser calculada multiplicando a massa (
) pela aceleração da gravidade (
):
Aqui,
e
, então:
Passo 3
Agora, vamos calcular a força resultante (
) que está atuando na esfera. A força resultante é a diferença entre a força que puxa para cima e a força da gravidade que puxa para baixo:
Substituindo os valores:
Passo 4
Com a força resultante, podemos calcular a aceleração (
) da esfera usando a segunda lei de Newton, que diz que
. Então, isolando a aceleração:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora que temos a aceleração, podemos encontrar a velocidade final (
) da esfera após 2,0 segundos. Como a esfera parte do repouso, a velocidade inicial (
) é 0. Usamos a fórmula da velocidade no movimento uniformemente acelerado:
Substituindo os valores:
Resposta
A velocidade da esfera ao final de 2,0 segundos é de 10,0 m/s.