Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas Adicionais - Ex. 117
Um vagão de madeira está se movendo em uma linha férrea retilínea com velocidade . Um franco-atirador dispara uma bala (com velocidade inicial ) contra o vagão, usando um rifle de alta potência. A bala atravessa as duas paredes laterais e os furos de entrada e saída ficam à mesma distância das extremidades do vagão. De que direção, em relação à linha férrea, a bala foi disparada? Suponha que a bala não foi desviada ao penetrar no vagão, mas a velocidade diminuiu . Suponha ainda que e . (Por que não é preciso conhecer a largura do vagão?)
Passo 1
Bom pessoal , nós sabemos que a velocidade do vagão em relação à linha férrea é e a velocidade da bala em relação à linha férrea, antes de entrar no vagão é :
Depois que a bala entra no vagão, sua velocidade se torna :
devido à redução de mencionada no enunciado. O enunciado informa também que os furos de entrada e saída ficam à mesma distância das extremidades do vagão, o que significa que a velocidade da bala em relação ao vagão é em que não é dado. De acordo com a equação do movimento relativo , temos:
Passo 2
Agora tudo fica mais fácil!!!! Igualando as componentes (ou seja, as componentes ), podemos obter o valor de sem conhecer o valor de nem a largura do vagão. O resultado é o seguinte:
O que nos dá 87° para o ângulo de (medido a partir de , que é a direção do movimento do vagão. Como o problema pergunta “de que direção a bala foi disparada”, a resposta não é e sim o ângulo suplementar, (medido a partir da direção do movimento do vagão). Em outras palavras, no sistema de coordenadas que usamos para resolver o problema, o vetor velocidade da bala está no primeiro quadrante e faz um ângulo de no sentido anti-horário com o semieixo positivo (que é a direção do movimento do vagão), o que significa que a direção de onde veio a bala (ou seja, o vetor posição do franco-atirador) está no terceiro quadrante e faz um ângulo de com o semieixo positivo (o que equivale a um ângulo de no sentido horário com o semieixo positivo) .
Resposta
Tranquilo galera??? Bora resolver mais questões então!!!!