Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 6.1 - Ex. 52
Um canhão colocado na beirada de um penhasco de altura H, dispara uma bala diretamente para cima, com uma rapidez inicial . A bala se eleva, cai de volta (errando o canhão por uma pequena margem) e chega ao pé do penhasco. Desconsiderando a resistência do ar, calcule a velocidade como função do tempo e mostre explicitamente que a integral temporal de enquanto a bala está em voo, é igual à variação da energia cinética da bala no mesmo tempo.
Passo 1
Da cinemática, a gente sabe que:
Estamos orientando o eixo y para cima, então a aceleração é dada por :
Passo 2
A força atuando é o peso, e aponta para baixo:
Vamos calcular o produto escalar:
Passo 3
O produto Fv é a potência, então:
Só que a potência é a derivada do trabalho:
Passo 4
Agora a gente integra no tempo para achar o trabalho:
Passo 5
Da cinemática, a gente sabe que
Isola o t:
Passo 6
Joga o tempo no trabalho:
Desenvolvendo, a gente chega em:
que é a variação da energia cinética.
Resposta
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