Queda de esfera em elevador
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Queda de esfera em elevador
Não encontrei nenhum tópico relacionado à questão, então:
Num elevador que se move com aceleração a, de uma altura H sobre o chão, um homem deixa cair uma esfera. t segundos depois da queda, a aceleração do elevador muda de sinal e decorridos 2t segundos, torna-se igual a zero. Logo após, a esfera toca o chão. A que altura do chão do elevador a esfera elevar-se-á depois do choque? Considerar o choque absolutamente elástico.
Resolução que tenho:
Contudo, não estou conseguindo interpretar a resposta. Sempre encontro outra que, ao meu ver poderia ser aceita.
Minha resolucao:
O elevador possui uma velocidade v, nao importando o sentido, acelera no mesmo sentido da velocidade durante t segundos, e apos isto, tem sua aceleracao no sentido contrario durante 2t segundos, e faz-o parar. Deste modo, v=at
O espaco percorrido durante o primeiro t segundos sera h₁=vt + at²/2 = (3/2)at².
Apos isto, tem-se velocidade de 2v = 2at. Deste modo, o espaco percorrido h₂ durante o restante dos outros 2t segundos sera h₂=(2v)(2t)+(a(2t)²)/2 = 2at². Ou seja, durante o tempo de 3t segundos, o "chao" do elevador moveu-se o equivalente a h=h₁+h₂=(3/2)at² + 2at² = (7/2)at²
Portanto, se o elevador moveu-se para baixo, entao a altura total percorrida pela esfera seria H+(7/2)at² e entao ela retornaria na mesma altura(se nao houvesse teto), e caso a aceleracao inicial fosse para cima, a altura percorrida pela esfera seria H-(7/2)at². O que difere bastante da resposta.
Outra maneira que fiz foi por energia.
1) Aceleracao inicial para cima:
Energia cinetica da esfera: mv²/2 = ma²t²/2
Energia potencial da esfera: mgH
Logo, a energia cinetica e potencial sera convertida em energia potencial apenas.
(ma²t²/2)+(mgH)=mgh --> gh+g(7/2)at²=a²t²/2 + gH --> h=(a²t²/2g)+H-(7/2)at²
2) Aceleracao inicial para baixo:
Mesma coisa, mas obtemos h=(a²t²/2g)+H-(7/2)at²
Onde h é a altura atingida pela esfera para observador junto da esfera.
Ambos os modos, não bateram o resultado.
Onde estaria o erro?
Num elevador que se move com aceleração a, de uma altura H sobre o chão, um homem deixa cair uma esfera. t segundos depois da queda, a aceleração do elevador muda de sinal e decorridos 2t segundos, torna-se igual a zero. Logo após, a esfera toca o chão. A que altura do chão do elevador a esfera elevar-se-á depois do choque? Considerar o choque absolutamente elástico.
Resolução que tenho:
- Spoiler:
- Se a velocidade do elevador não variar, então a esfera saltara a uma altura H. No sistema de coordenadas, que tem uma velocidade constante igual a velocidade do elevador, no momento em que a esfera começa a cair, o elevador eleva-se a uma altura h₁ = at²/2 em um intervalo de tempo t e em seguida, também num intervalo de tempo igual a t, eleva-se ainda a uma altura h₂ = (at²) - (at²/2). A altura total de ascensão e h=h₁+h₂=at². A altura procurada na qual salta a esfera sobre o chao do elevador é igual a: x=H-h=H-at²
Contudo, não estou conseguindo interpretar a resposta. Sempre encontro outra que, ao meu ver poderia ser aceita.
Minha resolucao:
O elevador possui uma velocidade v, nao importando o sentido, acelera no mesmo sentido da velocidade durante t segundos, e apos isto, tem sua aceleracao no sentido contrario durante 2t segundos, e faz-o parar. Deste modo, v=at
O espaco percorrido durante o primeiro t segundos sera h₁=vt + at²/2 = (3/2)at².
Apos isto, tem-se velocidade de 2v = 2at. Deste modo, o espaco percorrido h₂ durante o restante dos outros 2t segundos sera h₂=(2v)(2t)+(a(2t)²)/2 = 2at². Ou seja, durante o tempo de 3t segundos, o "chao" do elevador moveu-se o equivalente a h=h₁+h₂=(3/2)at² + 2at² = (7/2)at²
Portanto, se o elevador moveu-se para baixo, entao a altura total percorrida pela esfera seria H+(7/2)at² e entao ela retornaria na mesma altura(se nao houvesse teto), e caso a aceleracao inicial fosse para cima, a altura percorrida pela esfera seria H-(7/2)at². O que difere bastante da resposta.
Outra maneira que fiz foi por energia.
1) Aceleracao inicial para cima:
Energia cinetica da esfera: mv²/2 = ma²t²/2
Energia potencial da esfera: mgH
Logo, a energia cinetica e potencial sera convertida em energia potencial apenas.
(ma²t²/2)+(mgH)=mgh --> gh+g(7/2)at²=a²t²/2 + gH --> h=(a²t²/2g)+H-(7/2)at²
2) Aceleracao inicial para baixo:
Mesma coisa, mas obtemos h=(a²t²/2g)+H-(7/2)at²
Onde h é a altura atingida pela esfera para observador junto da esfera.
Ambos os modos, não bateram o resultado.
Onde estaria o erro?
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← → ↛ ⇌ ⇔ ⇐ ⇒ ⇏ ➥
⁰ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ⁺ ⁻ ⁼ ⁽ ⁾ º ª ⁿ ⁱ
₀ ₁ ₂ ₃ ₄ ₅ ₆ ₇ ₈ ₉ ₊ ₋ ₌ ₍ ₎ ₐ ₑ ₒ ₓ ₔ
∴ ≈ ≠ ≡ ≢ ≤ ≥ × ± ∓ ∑ ∏ √ ∛ ∜ ∝ ∞
∀ ∃ ∈ ∉ ⊂ ⊄ ⋂ ⋃ ∧ ∨ ℝ ℕ ℚ ℤ ℂ
⊥ ║ ∡ ∠ ∢ ⊿ △ □ ▭ ◊ ○ ∆ ◦ ⊙ ⊗ ◈
Αα Ββ Γγ Δδ Εε Ζζ Ηη Θθ Ιι Κκ Λλ Μμ Νν Ξξ Οο Ππ Ρρ Σσς Ττ Υυ Φφ Χχ Ψψ Ωω ϑ ϒ ϖ ƒ ij ℓ
∫ ∬ ∭ ∳ ∂ ∇
ℛ ℜ ℰ ℳ ℊ ℒ
Carlos Adir- Monitor
- Mensagens : 2820
Data de inscrição : 27/08/2014
Idade : 28
Localização : Gurupi - TO - Brasil
Re: Queda de esfera em elevador
____________________________________________
In memoriam - Euclides faleceu na madrugada do dia 3 de Abril de 2018.
Lembre-se de que os vestibulares têm provas de Português também! Habitue-se a escrever corretamente em qualquer circunstância!
O Universo das coisas que eu não sei é incomensuravelmente maior do que o pacotinho de coisas que eu penso que sei.
Euclides- Fundador
- Mensagens : 32508
Data de inscrição : 07/07/2009
Idade : 74
Localização : São Paulo - SP
Re: Queda de esfera em elevador
Mestre Euclides, o que não consigo entender é a velocidade e o tempo.
Se tem aceleração por t segundos, após isto inverte o sinal da aceleração, e leva 2t segundos para parar. Ou seja:
(v+at)-(2at)=0 --> v=at
Ou seja, pra mim teria velocidade inicial.
Outra coisa seria que a resolução "oficial" não considerou 2t segundos, mas sim como se o movimento retardado fosse apenas durante t segundos.
Bateria corretamente o gabarito caso fosse t acelerado, e t retardado.
Se tem aceleração por t segundos, após isto inverte o sinal da aceleração, e leva 2t segundos para parar. Ou seja:
(v+at)-(2at)=0 --> v=at
Ou seja, pra mim teria velocidade inicial.
Outra coisa seria que a resolução "oficial" não considerou 2t segundos, mas sim como se o movimento retardado fosse apenas durante t segundos.
Bateria corretamente o gabarito caso fosse t acelerado, e t retardado.
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∴ ≈ ≠ ≡ ≢ ≤ ≥ × ± ∓ ∑ ∏ √ ∛ ∜ ∝ ∞
∀ ∃ ∈ ∉ ⊂ ⊄ ⋂ ⋃ ∧ ∨ ℝ ℕ ℚ ℤ ℂ
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Carlos Adir- Monitor
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Re: Queda de esfera em elevador
t segundos depois da queda, a aceleração do elevador muda de sinal e decorridos 2t segundos, torna-se igual a zero
1- em t segundos inverte a aceleração e com mais t segundos (total 2t) ela zera.
2- podemos admitir que a velocidade inicial não fosse zero, mas isso vai introduzir na resposta uma parcela vt, desconhecida. Admitir que tudo se inicia em t=0 é apenas prático.
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