Enunciado
Física - Serway e Jewett - Física para cientistas e engenheiros - Vol1 - Ed: 1º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 41.
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.
- Qual deve ser a distância horizontal entre a sela e o galho quando o peão se movimentar?
- 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 de queda do peão, considerando a altura vertical de da sela do cavalo até o galho. E o melhor pra isso é usarmos a equação do sorvetão, olha ela aí:
De exercícios anteriores nesse capítulo, a gente viu que dá pra reescrever ela assim:
Beleza. A gente tem todos os dados por exceção de , justamente a nossa incógnita. Aqui, a gente considera 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 é exatamente a altura do galho até a sela, de .
Aplicando os dados que temos, vamos ter:
Trabalhando a equação, chegamos em:
Ou, racionalizando:
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 ?
Você sabe que a formulinha mais básica que define a velocidade é:
Onde é a distância percorrda e é o tempo.
Se a gente quer saber a distância, isolamos assim:
Beleza?
Bom, a gente sabe que e acabamos de calcular, sabendo que é o mesmo tempo que o cavalo precisa levar pra chegar debaixo do peão. Então a gente vai ter:
Isso responde a letra a!
Resposta
a.
b.