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Uma particula é arremessada do alto de uma mesa de altura H com velocidade inicial V0i.

Uma particula é arremessada do alto de uma mesa de altura H com velocidade inicial V0i. Apos o lançamento a particula é submetida a uma aceleração gravitacional constante -gj. Ao lado da mesa há um plano inclinado a 45º da horizontal . a) Use as relações entre posição,velocidade,e aceleração de uma particula para determinar em termos de Vo e g o vetor posição r(t) da particula. b) Em um sistema de coordenadas como o eixo y vertical e o eixo x horizontal e a origem do sistema de coordenadas no ponto onde a particula foi lançada,o plano inclinado pode ser descrito pela coleção de pontos (x,y) que obedecem a relaçao y(x)=x-H. Determine em termos de V0,g e H o tempo gasto para a particula tocar o plano.
Física Geral Ensino Médio
2 respostas
Professor Daniel F.
Respondeu há 11 anos
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Bom, pela notação que você usou, acredito que é um problema em que eu posso usar conhecimentos de álgebra vetorial, então vamos lá.

Usarei a seguinte notação:  g (negrito) representa o vetor g e i e j (negrito) representa o vetor unitário na direção x e y respectivamente.


Utilizando o sistema de coordenadas proposto no item b) eu escrevo o vetor velocidade inicial
v0 = v0 i
o vetor aceleração
g = - g j
e o vetor posição
r (t) = x i + y j
No vetor posição as variáveis x e y são dadas pelas equações temporais da cinemática, quais sejam
x = x0 + v0x t
y = y0 + v0y t - ½ g t2
E, nas equações acima, alguns termos são nulos
x0 = 0 e y0 = 0 (parte da origem)
v0y = 0 (pois o vetor velocidade inicial só tem componente na direção i)

a) Aqui, apenas precisamos substituir as equações temporais no vetor velocidade e passamos a ter o vetor posição em termos de v0 e g
r (t) = v0xi - ½ g t2 j

b) Nessa questão sabemos que, conforme passa o tempo, o vetor posição vai traçando uma trajetória que nada mais é que uma parábola. Assim, precisamos encontrar quais os pontos de intersecção entre equação que representa o plano inclinado com a equação que representa a parábola da trajetória. Para isso, vamos supor que existe um tempo t que jogamos na equação do vetor posição de modo que suas coordenadas x e y coincidam com as coordenadas x e y da equação da reta que representa o plano.

y (x) = x - H
-½ g t2 = v0x t - H
t = 2(H - v0x )/g

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