Uma estudante no topo de um edifício joga uma bola com água verticalmente para baixo. A bola deixa a mão do estudante com velocidade de
. A resistência do ar pode ser ignorada e a bola considerada em queda livre após o lançamento. (a) Calcule sua velocidade depois de 2,0 s de queda. (b) Qual a distância percorrida nesses 2,0 s? © Qual o módulo da velocidade quando a bola caiu 10 m ?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Uma estudante joga uma bola para baixo de um prédio com uma velocidade inicial de
. Queremos descobrir três coisas:
a) Qual será a velocidade da bola após 2,0 segundos de queda?
b) Qual a distância que a bola vai percorrer nesses 2,0 segundos?
c) Qual a velocidade da bola quando ela tiver caído 10 metros?
Para resolver isso, vamos usar a cinemática do movimento retilíneo uniformemente acelerado, considerando que a única força atuando na bola é a gravidade (
).
Passo 2
Parte a: Calculando a velocidade após 2,0 segundos
A fórmula para a velocidade em um movimento com aceleração constante é:
Onde:
-
é a velocidade final, -
é a velocidade inicial ( ), -
é a aceleração (aqui, a gravidade ), -
é o tempo (2,0 s).
Substituindo os valores:
Passo 3
Parte b: Calculando a distância percorrida em 2,0 segundos
Para achar a distância, usamos a fórmula:
Onde:
-
é a distância, -
é a velocidade inicial ( ), -
é a aceleração ( ), -
é o tempo (2,0 s).
Substituindo os valores:
Passo 4
Parte c: Calculando a velocidade quando a bola caiu 10 metros
Aqui, vamos usar a fórmula que relaciona a velocidade e a distância:
Onde:
-
é a velocidade final que queremos encontrar, -
é a velocidade inicial ( ), -
é a aceleração ( ), -
é a distância (10 m).
Rearranjando para encontrar
:
Resposta
(a)
(b)
©