Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 5.2 - Ex. 16
O motor de um foguete de (incluindo toda a carga) produz uma força vertical constante (a propulsão) de . No interior desse foguete, uma fonte de energia de está em repouso sobre o piso.
a) Ache a aceleração do foguete.
b) Quando ele atingir a altitude de , qual é a força que o piso exerce sobre a fonte de energia? (Sugestão: comece com um diagrama do corpo livre para a fonte de energia.)
Passo 1
Fala galera! Beleza?! Bora resolver essa questão!
O enunciado nos deu um foguete de que produz uma força de propulsão vertical igual a . Além disso, ele nos diz que no interior desse foguete, temos uma fonte de energia de que está em repouso sobre o piso.
Sendo assim, nós devemos determinar (a) a aceleração do foguete e (b) a força que o piso exerce sobre a fonte de energia quando o foguete atingir a altitude de .
Pra calcular a aceleração do foguete, nós vamos usar a segunda lei de Newton:
Onde é a nossa massa e a aceleração. E de forma semelhante, também vamos usar a segunda lei de Newton pra calcular a força de superfície , só que levando em conta a condição de equilíbrio que faz essa aceleração ser zero e o somatório de forças na forma:
Vamos lá!
Passo 2
No foguete temos a força para cima e temos a força peso para baixo referente à carga total dele. Assim, aplicando a segunda lei de Newton, temos:
Substituindo os valores dados, vamos ter:
E isolando :
Temos a aceleração:
Passo 3
Da mesma maneira que fizemos no item anterior, vamos aplicar a segunda lei de Newton para o suprimento de energia. Para cima temos a força normal (é a força que queremos descobrir) e para baixo temos a força peso que vale .
Como a aceleração é a mesma para todo sistema, com a segunda lei temos:
Para determinar a massa, a partir do peso, é só dividir o peso pela gravidade . Então, substituindo na equação ali em cima podemos determinar o valor de :
Valeu, galera! Até a próxima! 😉