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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 1- Ed: 10º - Capítulo 8.Exercícios - Ex. 24

Variação de massa. Um vagão de carga aberto na parte superior possui massa de 24.000 kg

e se desloca sem atrito ao longo de um trilho horizontal. Está chovendo torrencialmente e as gotas caem verticalmente. No início, o vagão está vazio e se desloca com velocidade de 4,00 m/s. Qual será a velocidade do vagão depois de acumular 3000 kg de água da chuva?

Passo 1

Beleza pessoal?! Espero que esteja tudo bem com meu os herdeiros de Newton. Vamos dar início a mais uma resolução com o padrão de qualidade do Responde aí, então pegue seu lápis, caderno e café e vamos nessa!!!

Antes da chuva, a massa do carro é m1=24000kg e sua velocidade é v1=4,0m/s. Após a chuva, a massa do carro e da água são m2=24000+3000=27000.

Passo 2

Sabemos que, para um sistema isolado, o momento do sistema é conservado, então:

p ​ = c o n s t a n t ​ e

Onde o momento é dado por:

p   =   m v   ( 1 )

Como não há forças externas atuando na trilha na direção horizontal, o momento é conservado.

Para a direção vertical, existem forças externas (gravidade e força normal) de modo que o momento não é conservado nessa direção.

Assim, o momento do trem antes da chuva é igual ao momento do trem depois da chuva, então obtemos:

p 1 = p 2   ( 2 )

Agora, aplicando a equação (1) ao trem antes e depois da chuva e substituindo na equação (2), obtemos:

m 1 v 1 = m 2 v 2   ( 3 )

24000 ∙ 4.0 =   27000 v 2

v 2 = 24000 ∙ 4 27000 = 3.56   m / s

v 2 = 3.56   m / s

Resposta

v 2 = 3.56   m / s

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