Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 9.Problemas Adicionais - Ex. 132
Um foguete de massa se move ao longo de um eixo com uma velocidade constante . Uma pequena explosão separa o foguete em uma seção traseira (de massa ) e uma seção dianteira; as duas seções se movem ao longo do eixo . A velocidade relativa entre as seções é de . Determine (a) o menor valor possível da velocidade final da seção dianteira e (b) para que o valor limite de ela acontece. Determine (c) o maior valor possível de e (d) para que valor limite de ele acontece.
Passo 1
Vamos aplicar a conservação de momento linear. Inicilamente tínhamos uma massa se movendo com velocidade , então:
Mais tarde, tínhamos uma massa se movendo com velocidade :
E uma massa se movendo com velocidade :
Então:
Passo 2
Agora vamos encontrar uma expressão para :
Então:
Substituindo , temos:
Passo 3
(a) O menor valor possível de acontece quando é muito maior do que , nesse caso:
Nesse caso:
(b) Como vimos, esse valor acontece quando se aproxima de zero.
Passo 4
(c) Agora queremos achar o valor máximo de :
Nesse caso, a única restrição é que é a massa de uma parte que foi “retirada” de , então nunca podemos ter .
Isso quer dizer que aquela razão do lado direito da equação pode ser no máximo igual a :
(d) E isso acontece quando .
Resposta
(a) O menor valor possível é .
(b) O menor valor possível acontece quando se aproxima de zero.
(c) O maior valor possível é .
(d) O maior valor possível acontece quando .