Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 2.Exercícios e Problemas - Ex. 78
78. O clube de ciências de sua escola propõe uma atividade especial na volta às aulas. Você, então, fixa um foguete à traseira de um carrinho decorado com as cores azul e dourado da escola. O foguete desenvolve uma aceleração constante durante . Quando termina a queima, um paraquedas se abre e freia o carrinho a uma taxa de . Ele passa pelo júri, no centro do ginásio, a da linha de partida, exatamente após você tê-lo ligado. Qual é o valor da velocidade do carrinho ao passar pelo júri?
Passo 1
Então o problema bem dizer quer a velocidade do carrinho quando ele passa pelo júri.
Para isso teremos que usar as nossas queridas equações da cinemática e analisar as informações dadas pelo enunciado.
Temos dois momentos nesse problema um é que temos uma aceleração no mesmo sentido do movimento do carrinho e o outro é quando temos uma aceleração contraria ao movimento .
Então primeiro vamos analisar o caso e depois analisamos o caso para aí sim encontrarmos a velocidade que queremos.
Do problema temos as seguintes informações:
Passo 2
Então para encontrar o que queremos temos que achar a velocidade inicial que faz com que o carrinho ande, mas por quê?
Para assim encontrarmos a velocidade final da primeira parte.
Temos o seguinte em relação a primeira parte do problema:
Pegando a primeira equação e substituindo o que sabemos, temos:
Agora pegando a segunda equação e substituindo o que sabemos, temos:
Passo 3
Para continuar o desenvolvimento temos que nos atentar no seguinte, a posição inicial da segunda parte do problema é igual a posição final da primeira parte e a mesma coisa acontece para a velocidade, assim:
Usando a equação da posição para a segunda parte temos:
Substituindo com o que discutimos acima temos:
Usando o resultado do passo anterior e os valores que conhecemos, temos:
Isolando .
Então temos que:
Passo 4
Agora que temos a aceleração inicial podemos descobrir a velocidade final da primeira parte e depois acharmos a velocidade final da segunda. Temos:
Tendo isso vamos usar a equação da velocidade dada por:
Substituindo com o que sabemos, temos:
Então temos que:
Então essa é a velocidade do carrinho quando ele passa pelo júri.