Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Dinâmica: Mecânica para Engenharia - 12ª Edição - Russel C. Hibbeler- Ed: 12º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 10
O carro parte do repouso em e move-se ao longo de uma estrada reta com uma aceleração constante de até alcançar uma velocidade de . Depois disso, ele mantém essa velocidade. Quando , o carro , localizado 2000 m distante na estrada, está se movendo na direção de com uma velocidade constante de . Determine a distância percorrida pelo carro quando eles passam um pelo outro.
Passo 1
Fala galerinha, tudo certinho?
Neste problema, estamos encarando ambos carros como pontos materiais.
Cada um dos carros possuirá uma equação própria para descrever o seu movimento.
No caso, estamos frente a um problema com aceleração constante para o carro A! Então, podemos usar as nossas formulas para a velocidade e a posição:
O truque consiste em escrever a equação do movimento para ambos carros e a seguir igualar os de ambos.
Passo 2
O carro parte do repouso com uma aceleração de até alcançar uma velocidade de . Depois disso, ele MANTÉM essa velocidade.
Assim podemos dividir o comportamento do carro de em duas partes:
- Aceleração do zero; e
- Velocidade constante
Para a primeira parte, temos , e . Assim, a equação para a velocidade do carro fica
Agora perguntamos: após quanto tempo que ele alcançará ? Basta substituir acima! O resultado é
Após este tempo, o carrão se move com reto toda vida.
Agora, para descrever a posição do carro nesta nova fase, podemos utilizar a fórmula
Mas quem é neste caso? É o próprio !
Mas, e quem é neste caso? É a distância que o carro percorreu enquanto ainda estava acelerando! Ela é dada por (a partir de ), ou seja
Por último, note que .
Recapitulando, a equação do movimento do carro ficou a seguinte:
Passo 3
Agora, para descrever o movimento do carro é muito mais fácil! Ele nem aceleração tem, só uma velocidade constante!
A equação apropriada para este caso é
Aqui, devemos ter o cuidado de notar que (negativo, pois o carro vai pra esquerda) e .
Assim, a equação para o carro fica:
Passo 4
Agora, quando que os carros se encontram mesmo? Quando as suas posições ficam iguais!
Dai,
Resolvendo para , obtemos .
Substituindo na equação para , a distância percorrida fica
A gente pode conferir por B, e ver se as duas posições batem (tem que bater!)