Melhor resposta
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escolhida pelo autor da dúvida
Bom dia Ferdinand.
O tipo de movimento, como muitas coisas na Física, depende do referencial, pois o movimento horizontal é caracterizado por um movimento retilíneo uniforme (linear); o movimento vertical e caracterizado por um movimento uniformemente variado (parábola); o movimento como um todo, considerando ambas as direções, também é descrito por uma parábola.
Temos que os movimentos são descritos da seguinte maneira:
Deslocamento Horizontal:
S = So + vo · t (Valor no eixo X)
Considerando So = 0 m e sabendo que vo = 4 m/s, temos que:
x = 4 · t
Escrevendo t em função de x
t = x/4
Deslocamento Vertical:
S = So + vo · t + (g · t²)/2 (Valor no eixo Y)
Considerando So = 0 m e sabendo que vo = 0 m/s, pois a velocidade vertical inicial é igual a zero. Dessa maneira, temos que:
y = (g · t²)/2
Considerando g = 10 m/s²
y = (10 · t²)/2
y = 5 · t²
Escrevendo y em função de x
y = 5 · (x/4)²
y = 5x² / 16
Temos que o ângulo formado pelos vetores de deslocamento horizontal e vertical é dado pelo coeficiente linear da reta tangente, em que a tangente do ângulo é igual a deltaY/deltaX.
Como o tamanho horizontal e vertical de cada degrau é igual (50 cm), tem-se que deltaY = deltaX = 50 cm = 0,5 m, e portanto a tangente é igual a 1. Assim, o ângulo é de 45° e o deslocamento em X será sempre igual ao deslocamento em Y.
Esses resultados "dizem" que podemo igualar as duas funções, pois o deslocamento vertical é igual ao deslocamento horizontal. Fazendo y = x, tem-se que:
5x² / 16 = x
Dividindo ambos os lados por x, tem-se:
5x / 16 = 1
5x = 16
x = 16/5
x = 3,2 m
Portanto, o deslocamento horizontal será de 3,2 m, como cada degrau tem 0,5 m, então
3,2 / 0,5 = 6,4 degraus.
Logo a bola passará o 6° degrau e cairá no 7° degrau.
Espero ter ajudado e bons estudos.