Enunciado

Um vagão de madeira está se movendo em uma linha férrea retilínea com velocidade v 1 . Um franco-atirador dispara uma bala (com velocidade inicial v 2 ) 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 20 % . Suponha ainda que v 1   =   85   k m / h e v 2 = 650   m / s . (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 v → v l = v 1   i → e a velocidade da bala em relação à linha férrea, antes de entrar no vagão é :

v → 0 b l = v 2 cos ⁡ θ i → + v 2 sen ⁡ θ j →

Depois que a bala entra no vagão, sua velocidade se torna :

v → b l = 0,8 v 2 cos ⁡ θ i → + 0,8   v 2 sen ⁡ θ j →

devido à redução de 20 % 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 v → b v =   v 3   j → em que v 3 não é dado. De acordo com a equação do movimento relativo , temos:

v → b l = v → b v + v → v l

0,8   v 2 cos ⁡ θ 0   i → + 0,8 v 2 sen ⁡ θ 0   j → = v 3   i → + v 1   j →

Passo 2

Agora tudo fica mais fácil!!!! Igualando as componentes x (ou seja, as componentes i → ), podemos obter o valor de θ sem conhecer o valor de v 3 nem a largura do vagão. O resultado é o seguinte:

θ = cos - 1 ⁡ v 1 0,8 v 2 = cos - 1 ⁡ ( ( 85 3,6 * m / s ) / ( 0,8 * 650 m s ) ) = 87 °

O que nos dá 87° para o ângulo de v → b l (medido a partir de i → , que é a direção do movimento do vagão. Como o problema pergunta “de que direção a bala foi disparada”, a resposta não é 87 ° e sim o ângulo suplementar, 93 ° (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   87 ° no sentido anti-horário com o semieixo x 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 – 93 ° com o semieixo x positivo (o que equivale a um ângulo de 93 ° no sentido horário com o semieixo x positivo) .

Resposta

θ = 93 °

Tranquilo galera??? Bora resolver mais questões então!!!!

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

12. Varreduras de tomografia por emissão de pósitrons (PET - Positron Emission Tomography) são comuns na medicina moderna. Durante este procedimento, pósitrons (um pósitron possui a mesma massa que um
11. Muitos núcleos atômicos são instáveis; por exemplo o C 14 , um isótopo do carbono possui uma meia-vida de 5700 anos. (Por definição, a “meia-vida” é o tempo que leva para um número qualquer de par
10. Uma bolinha de massa de modelar de massa m 1 atinge e gruda em uma segunda bolinha de massa de modelar, de massa m 2 , inicialmente em repouso. Você espera que, após a colisão, a combinação das du
(b) Em termos da massa do elétronm , quanta energia cada fóton deverá possuir? (1) menos do que m c 2 , (2) mais do que m c 2 , (3) exatamente m c 2 . Explique sua escolha.
13. Em 1975 , um avião transportando um relógio atômico voou para frente e para trás durante 15 horas, em baixa altitude com uma rapidez média de 140m / s , em um experimento de dilatação temporal. O