Para bombardear um alvo, um avião em vôo horizontal a uma altitude de solta a bomba quando a sua distância horizontal até o alvo é de . Admite-se que a resistência do ar seja desprezível. Para atingir o mesmo alvo, se o avião voasse com a mesma velocidade, mas agora a uma altitude de apenas , ele teria que soltar a bomba a que distância horizontal do alvo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Ele fala que tem um avião que tá voando horizontalmente, ou seja a velocidade em y é zero, e esse avião tá voando a uma altura de , ou seja, e nesse caso, para acertar o alvo ele precisa soltar o míssil a , ou seja, de distância.
E a pergunta é qual a distância que temos que soltar o míssil se o avião estivesse voando a , ou seja,
Vamos desenhar o que tá acontecendo?
Beleza?
Já coloquei ali a aceleração da gravidade, apontando para baixo em relação ao eixo y. Ou seja, em y, temos um MUV. E em x, como não há aceleração, o movimento é uniforme.
Como a velocidade em x é a mesma nos dois casos, vamos descobrir ela! Pra isso, vamos analisar o primeiro caso, quando o avião tá a de altura. A posição em y varia de acordo com:
A posição final é zero, quando ele chega, a inicial é, como a velocidade é só horizontal, , e a aceleração em y vale:
O menos é porque aponta para baixo em relação ao eixo y.
Então:
Resolvendo isso daí, vemos que o tempo é
Maravilha, vamos olhar agora para o eixo x, que tem um movimento uniforme e ver qual é a sua velocidade, que é a mesma que ele vai ter quando o avião estiver a de altura.
A posição inicial em x é zero, a final é , e o tempo que ele demorou pra chegar lá foi de . Então:
Maravilha! Já sabemos a velocidade do míssil na horizontal!
Agora vamos analisar o segundo caso, quando o avião voa à de altura.
Passo 2
Para o segundo caso, analisando o movimento em y, para ver quanto tempo ele demora para atingir o alvo
A posição final é zero, quando ele chega, a inicial é, como a velocidade é só horizontal, , e a aceleração em y vale, igual ao caso anterior:
:
Então:
Resolvendo isso:
Maravilha! Agora o míssil demorou para atingir o alvo. Vamos ver qual é a distância horizontal que ele teve que percorrer nesse tempo
A posição inicial em x é zero, a final é o que a gente quer saber, e o tempo que ele demorou pra chegar lá foi de 10.Como a velocidade em x é igual a do caso anterior, temos que:
Então: