Enunciado

Um peão ousado que está em um galho de árvore deseja saltar verticalmente sobre um cavalo galopando abaixo. A velocidade constante do cavalo é 10,0 m/s, e a distância do galho para a sela é 3,00 m. 

  1. Qual deve ser a distância horizontal entre a sela e o galho quando o peão se movimentar?
  2. Durante qual intervalo de tempo ele fica no ar?

Passo 1

Aqui é o seguinte, povo:o tempo que o peão levar pra cair do galho precisa ser exatamente o mesmo que o cavalo chegar exatamente embaixo dele, de modo que o peão caia na sela. Parece razoável, né?

Então a gente vai começar calculando esse tempo t de queda do peão, considerando a altura vertical de 3   m da sela do cavalo até o galho. E o melhor pra isso é usarmos a equação do sorvetão, olha ela aí:

S = S 0 + v 0 ∙ t + a ∙ t 2 2

De exercícios anteriores nesse capítulo, a gente viu que dá pra reescrever ela assim:

∆ S = v 0 ∙ t + a ∙ t 2 2

Beleza. A gente tem todos os dados por exceção de t , justamente a nossa incógnita. Aqui, a gente considera a = g = 10   m / s 2 já que o exercício não especifica.

Ah, e como o peão vai simplesmente se soltar do galho, a velocidade inicial de queda dele é zero, ok? E ∆ S é exatamente a altura do galho até a sela, de 3   m .

Aplicando os dados que temos, vamos ter:

3 = 0 ∙ t + 10 ∙ t 2 2

Trabalhando a equação, chegamos em:

3 = 5 t 2

t 2 = 3 5

∴ t = 3 5   s

Ou, racionalizando:

∴ t = 3 5   ∙ 5 5 = 1 5 5   s

E isso já responde a letra b, que é o tempo que o peão fica no ar, caindo, até cair sentado exatamente na sela do cavalo. Que coragem hein, milimetricamente calculado!

Passo 2

Beleza! Agora pra saber a distância horizontal que o cavalo (com a sela) tem que estar do galho onde o peão está a postos pra saltar é super simples:

O cavalo não está a velocidade constante de 10   m / s ?

Você sabe que a formulinha mais básica que define a velocidade é:

v = d t

Onde d é a distância percorrda e t é o tempo.

Se a gente quer saber a distância, isolamos d assim:

d = v ∙ t

Beleza?

Bom, a gente sabe que v = 10   m / s e t acabamos de calcular, sabendo que é o mesmo tempo que o cavalo precisa levar pra chegar debaixo do peão. Então a gente vai ter:

d = 10 m s ∙ 15 5   s

∴ d = 2 15   m

Isso responde a letra a!

Resposta

a. d = 2 15   m

b. t = 15 5   s

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