Enunciado

Uma garota está descendo de trenó uma ladeira inclinada a 30,0 com respeito para a horizontal. O vento está ajudando o movimento, proporcionando uma força de 105 N que é paralela ao movimento do trenó. O combinado da massa da menina e do trenó é de 65,0 kg, e o coeficiente de atrito cinético entre a neve e os patins do trenó é de 0,150. Quanto tempo é necessário tempo para que o trenó desça uma encosta de 175 m, a partir de repouso?

Passo 1

Oiii tudo bem?

Vamos lá para mais uma questão?!

Passo 2

O tempo t necessário para que o trenó sofra um deslocamento x descendo a encosta, começando com uma velocidade inicial v 0 x , pode ser obtida com o auxílio da equação da cinemática, que é

x = v 0 x t + 1 2 a x t 2

Para usar esta equação, no entanto, precisamos um valor para a aceleração a x . Podemos obter esse valor usando a segunda lei de Newton.

Passo 3

Resolvendo a equação da cinemática para t , e sabendo que v 0 x = 0   m / s , temos que

x = 1 2 a x t 2 → t = 2 x a x

Passo 4

Usando a segunda lei de Newton para achar a aceleração a , tomamos o eixo x com direção positiva para a direita. E temos que

∑ F x = m a x → F v + m g sin ⁡ θ - μ k N = m a x

Onde, a força do vento é F v , o componente do peso da pessoa com ( θ = 30 ° ) é m g sin ⁡ θ , e a força de atrito cinético é F a t = μ k N .

Passo 5

Para a direção y temos que

∑ F y = m a y → N - m g cos ⁡ θ = 0

Onde usamos o fato de a aceleração ser zero na direção y . Resolvendo para a força normal N

N = m g cos ⁡ θ

Passo 6

Substituindo a relação para a força N na equação para a aplicação da segunda lei de Newton na direção x , temos que

F v + m g sin ⁡ θ - μ k m g cos ⁡ θ = m a x

Então, o valor da aceleração que precisamos é

a x = F v m + g sin ⁡ θ - μ k g cos ⁡ θ

→ a x = 105   N 65   k g + 9,80   m / s 2 sin ⁡ 30 ° - 0,150 9,80   m / s 2 cos ⁡ 30 °

→ a x = 5,24   m / s 2

Passo 7

Retornando na primeira equação, para o tempo requerido, podemos achar que

t = 2 x a x = 2 175   m 5,24   m / s 2 → t = 8,17   s

Resposta

t = 8,17   s

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