PiR2
Gostaria de reagir a esta mensagem? Crie uma conta em poucos cliques ou inicie sessão para continuar.

Como fazer esse desenho esquematizado?

2 participantes

Ir para baixo

Como fazer esse desenho esquematizado? Empty Como fazer esse desenho esquematizado?

Mensagem por LauraSH Dom 20 Set 2020, 21:43

Uma empresa júnior está fazendo testes com o seu novo foguete. Ele é catapultado verticalmente de dentro de um poço, alcançando uma velocidade inicial de 80,0 m/s^2 ao nível do solo. Os motores são ligados nesse instante, e o foguete tem aceleração resultante para cima de 4,0 m/s^2 até atingir uma altitude de 1000 m. Nesse ponto, o combustível termina.

Faça um desenho esquemático do foguete saindo do poço e voltando ao solo. Indique em que trechos da trajetória ele está em queda livre.


LauraSH
Iniciante

Mensagens : 42
Data de inscrição : 20/09/2020

Ir para o topo Ir para baixo

Como fazer esse desenho esquematizado? Empty Re: Como fazer esse desenho esquematizado?

Mensagem por Christian M. Martins Dom 20 Set 2020, 22:29

Os únicos dados que temos do foguete dentro do poço são:
-> Localização inicial (fundo do poço);
-> Deslocamento (direção vertical com sentido para cima);
-> Velocidade no instante em que está na borda superior do poço (80 m/s).

Os dados do foguete que possuímos a partir do instante em que está na borda superior do poço são:
-> Localização inicial (borda superior do poço);
-> Deslocamento (direção vertical com sentido para cima, se desconsiderarmos a ação do vento);
-> Velocidade inicial (80 m/s);
-> Aceleração (4 m/s² - perdura até o foguete atingir a altura de 1000 m).

Com esses dados, podemos descobrir a velocidade máxima atingida pelo foguete durante a subida (velocidade no instante em que atinge 1000 m). Além disso, podemos descobrir, ainda, quanto tempo ele passou no ar desde que atingiu a borda superior do poço até atingir a altura supracitada. Façamos isso, então:
v² = v0² + 2ad -> v² = 80² + 2*4*1000 = 14.400 -> v = 120 m/s
v = v0 + at -> t = (v - v0)/a = (120 - 80)/4 = 10 s

Nesse instante a velocidade começa a decrescer, tendo como força o peso do foguete, fornecendo-o uma aceleração de módulo igual à gravidade (a qual consideraremos, por praticidade, como tendo módulo igual a 10 m/s²); portanto, podemos descobrir quanto tempo ele demora até atingir a velocidade nula. Através desse tempo podemos, ainda, descobrir sua altura máxima:
v = v0 + at -> t = (v - v0)/a = (0 - 120)/(-10) = 12 s
s = s0 + v0t + at²/2 -> s = 1000 + 120*12 + (-10)*12²/2 = 1720 m

Podemos, por fim, descobrir quanto tempo ele demora até atingir, novamente, a borda superior do poço. Além disso, podemos descobrir a velocidade máxima atingida pelo foguete durante todo o deslocamento, que é no instante em que ele reatinge a borda superior do poço:
s = s0 + v0t + at²/2 -> 0 = 1720 + 0 - 10t²/2 = 1720 - 5t² -> t ≅ 18,55 s
v = v0 + at -> v ≅ 0 + 10*18,55 = 185,5 m/s

Finalizando, podemos fazer algumas ponderações sobre todo seu deslocamento; mais especificamente, podemos aproximar a distância total percorrida pelo foguete e o seu tempo total no ar (lembrando que são apenas aproximações, dado que estamos desconsiderando o intervalo de tempo e a distância percorrida dentro do poço):
s ≅ 1720*2 = 3440 m
t ≅ 10 + 12 + 18,55 = 40,55 s

Agora basta explicitar esses dados todos num desenho em que o foguete aparece em diversos pontos de alturas diferentes, mostrando suas características ponto a ponto. Podes, também, plotar gráficos sxt e Vxt ao lado de cada um dos pontos em análise.

Vale lembrar que todos esses dados são considerando um deslocamento unicamente vertical, desprezando qualquer força de atrito com o vento e afins.
Christian M. Martins
Christian M. Martins
Grupo
Velhos amigos do Fórum

Grupo Velhos amigos do Fórum

Mensagens : 3776
Data de inscrição : 15/09/2014
Idade : 26
Localização : Rio Grande do Sul

http://www.instagram.com/chriestianmm

Ir para o topo Ir para baixo

Ir para o topo

- Tópicos semelhantes

 
Permissões neste sub-fórum
Não podes responder a tópicos