Exercícios Resolvidos de Lançamento Oblíquo

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Enunciado

No nível do solo, uma bomba é disparada com velocidade inicial de 90   m / s , a 60 ° com a horizontal e sem sofrer resistência significativa do ar.

  1. Ache as componenetes horizontal e vertical da velocidade inicial da bomba.
  2. Quanto tempo ela leva para atingir o ponto mais alto?
  3. Ache sua altura máxima.
  4. A que distância do seu ponto de disparo a bomba aterrissa?

Passo 1

Bora finalizar?!

Vamos começar desenhando o que está acontecendo:

A letra (a) quer as componenetes horizontal e vertical da velocidade inicial da bomba, certo?

Vamos dar uma olhada mais de perto na relação entre v 0 , v x e v 0 y :

Segundo a trigonometria:

cos ⁡ θ = C a t e t o   A d j a c e n t e H i p o t e n u s a

sen ⁡ θ = C a t e t o   O p o s t o H i p o t e n u s a

Neste caso:

cos ⁡ 60 ° = v x v 0

sen ⁡ 60 ° = v 0 y v 0

Para achar v x e v 0 y , vamos passa v 0 multiplicando para o outro lado:

v x = v 0 cos ⁡ 60 °

v 0 y = v 0 sen ⁡ 60 °

Sabemos que:

v 0 = 90   m / s

Então vamos só precisar de substituir:

v x = 90 . cos ⁡ 60 °           ∴           v x = 45   m / s

v 0 y = 90 . sen ⁡ 60 °           ∴           v 0 y = 77,9   m / s

De boa, não foi?!

Passo 2

Na letra (b) o que queremos é achar o tempo que a bomba leva para atingir o ponto mais alto, certo?

Quando a bomba se move na direção vertical, existe aceleração (a da gravidade)!! E nestes casos o movimento é MRUV!!

No ponto mais alto da trajetória não há velocidade na direção y porque o objeto para de subir e começa a descer!! Sendo assim, a velocidade neste ponto é igual a velocidade na direção x .

v t o p o = v x

e em y teremos

v y = 0

Além disso, sabemos que a gravidade sempre aponta para baixo e definimos o eixo y para cima. Então nossa aceleração será negativa, beleza?

a = - g = - 9,8   m / s 2

Sabendo de tudo isso, podemos usar a equação

v y = v 0 y + a t

E substituir

0 = 77,9 - 9,8 t s

O termo 9,8 t s passa para o outro lado com sinal oposto:

9,8 t s = 77,9

E agora o 9,8   vai dividindo:

t s = 77,9 9,8

t s = 7,9   s

Bora seguir?!

Passo 3

Já a letra (c) o que queremos é achar sua altura máxima, certo?

Podemos escolher qualquer uma das outras equações do MRUV, ok? Vou optar por:

S y = S 0 y + v 0 y t s + a t s 2 2

E já sabemos que no ponto mais alto:

v 0 y = 77,9   m / s

t s = 7,9   s

S y = h

E que

S 0 = 0 m

a = - g = - 9,8   m / s 2

Substituindo:

h = 0 + 77,9 7,9 - 9,8 7,9 2 2

Primeiro temos que fazer as multiplicações e divisões

h = 615,41 - 305,809

Fazendo essa continha encontraremos

h = 309,6   m

E vamos para a últimaa!!

Passo 4

Agora vamos tentar achar a que distância do seu ponto de disparo a bomba aterrissa!!

O tempo para a bomba cair será o tempo que ela leva para subir mais o tempo que ela leva para descer:

t = t s + t d

Como a bomba leva o mesmo tempo para descer e para subir:

t s = t d

Então:

t = 2 t s

Já camlulamos o t s = 7,9   s , então

t = 2 7,9   s = 15,8   s

Bom, agora que sabemos disso precisamos lembrar que na direção x do movimento não há aceleração, ou seja o movimento é uniforme!!

Nestes casos vamos usar:

S x = S 0 x + v x t

Como já sabemos que

S 0 x = 0

v x = 45   m / s

t = 15,8   s

Substituindo:

S x = 0 + 45 ⋅ 15,8

S x = 711   m

Então a bomba cairá a 711   m de onde foi lançada!!

Legal, não é?!

Resposta

  1. v x = 45   m / s       |           v y = 77,9   m / s
  2. t = 7,9   s
  3. h = 309,6   m
  4. x = 711   m