Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 65
Uma carreta de carregando uma plataforma vertical para lançamento de foguetes se desloca para a direita, a uma velocidade constante de ao longo de uma pista horizontal. Essa plataforma lança um foguete de verticalmente de baixo para cima, com velocidade inicial de em relação à carreta.
a) Que altura o foguete atingirá?
b) Onde, em relação à carreta, o foguete aterrissará?
c) Que distância a carreta percorre enquanto o foguete está no ar?
d) Do ponto de vista de um observador em repouso no solo, a que ângulo, em relação à horizontal, o foguete se desloca assim que deixa a carreta?
2) Desenhe a trajetória do foguete do ponto de vista de um observador i) parado na carreta e ii) parado no solo.
Passo 1
Fala aí! tudo certinho?
O foguete se move como um projétil, e tem as seguintes características:
A partir dessas informações, queremos saber que altura o foguete atingirá, onde, em relação à carreta, o foguete aterrissará, que distância a carreta percorre enquanto o foguete está no ar e do ponto de vista de um observador em repouso no solo, a que ângulo, em relação à horizontal, o foguete se desloca assim que deixa a carreta.
Tem ideia de como fazemos isso?
Veja só!
Passo 2
A altura máxima é atingida quando a velocidade vertical é igual a zero. Vou usar essa formula aqui:
E colocar para determinar a altura máxima:
Show?
Passo 3
Na direção horizontal, tanto o foguete quanto a carreta possuem a mesma velocidade, então ele aterrissará na carreta! Isso mesmo! Enquanto o foguete sobe e desce, ele também se movimenta para o lado.
A carreta segue seu movimento horizontal, então o foguete vai aterrissar na carreta.
Bacana, não é?
Passo 4
Precisamos determinar o tempo de voo. Para isso vamos usar a equação para a velocidade:
Admitindo que o foguete volte com a mesma velocidade de subida, porém com o sinal trocado, podemos achar o tempo de voo:
Agora a distância percorrida pode ser achada pela equação de movimento horizontal:
Tranquilo até aqui?
Passo 5
O ângulo é determinado pela tangente da razão das componentes iniciais:
Estamos quase lá!
Passo 6
Por fim, o problema pede os gráficos. Para um observador na carreta, o foguete sobe e desce verticalmente para cima. A representação gráfica é:
E aí! o que achou? Responde Aí!