9) Um parque aquático possui um “toboágua” de 41 metros de altura, que equivale a um prédio de 14
andares. Os corajosos que se aventuram nesse brinquedo descem por uma rampa onde corre água durante
todo o tempo. Por causa disso, o atrito é bastante reduzido, e o sistema pode ser considerado conservativo.
a) Supondo que um usuário desse brinquedo parta do ponto mais alto com velocidade nula, calcule sua
velocidade ao atingir a base do brinquedo. Utilize g = 10 m/s2.
b) Segundo dados fornecidos pelo pessoal do parque, a descida dura, em média, 4,5 s. Calcule a aceleração
com que a pessoa desce a rampa do brinquedo.
10) Um esquiador de massa 80 kg desce uma montanha
Soluções para a tarefa
h=41
g =10
ep=energia potencial é igual a ec= energia cinetica
então ep=ec
m.g.h=m.v²/2
CORTA A MASSA , NÃO TEM EM NENHUM
VAI FICA:
10.41=V²/2
410X2=V²
820=V²
V= A RAIZ DE 820
V=28,6 APROXIMADAMENTE
b)
v=v0+at
28,6=0+a.4.5(ele ja deu o tempo)
a=6.35
A) O usuário do toboágua atingirá 28,64 m/s na base do brinquedo, considerando que o mesmo parte do repouso do ponto mais alto.
B) A aceleração do usuário do toboágua é igual a 6,36 m/s².
Letra A)
Conservação da energia mecânica
Conforme a lei da conservação da energia, toda a energia potencial gravitacional armazenada pelo usuário do "toboágua" será transformada em energia cinética, desconsiderando a dissipação de energia devido o atrito reduzido.
A energia potencial gravitacional está associada a variação de altitude de um corpo em relação a um referencial adotado. Sendo é dada pela seguinte fórmula:
Epot = mgh
Sendo:
- Epot = Energia potencia gravitacioanl
- m = massa
- g = aceleração da gravidade
- h = diferença de altura entre o corpo e o plano de referencia
A energia cinética é definida como a energia potencial armazenada por corpo quando o mesmo se encontra em movimento. Veja a formulação abaixo:
Ecin = m.v²/2
Sendo:
- Ec = Energia cinética;
- m = Massa; e
- v = Velocidade.
Igualando a energia potencia e a energia cinética, sabendo que e a aceleração da gravidade é 10 m/s² e a altura do máxima do "toboágua" é de 41 metros, temos:
Ecin = Epot => m.g.h = m.v²/2
g.h = v²/2 => v =√(g.h.2)
v =√(10 m/s².41 m.2) => v =√(820 m²/s²)
v = 28,64 m/s
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Letra B)
Aceleração
A aceleração é uma grandeza vetorial definida como a variação da velocidade de um móvel em função do tempo, sendo dada pela seguinte fórmula:
a = Δv/Δt
Sendo:
- a = aceleração;
- Δv = variação de velocidade; e
- Δt = variação de tempo
O usuário do "toboágua" parte do repouso e atingi 28,64 m/s em 4,5 segundos, logo sua aceleração foi igual a:
a = Δv/Δt => a = (28,64 m/s - 0,00 m/s)/ 4,5 s
a = 28,64 m/s/ 4,5 s => a = 6,36 m/s²
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