Um trem esta numa estação A, inicialmente em repouso e parte com aceleração de 0,3 m/s².
Numa estação B parte do repouso outro trem, com aceleração de 0,1 m/s².
Pousada em seu nariz há uma mosca que neste mesmo instante passa a voar retilineamente em direção ao trem B com velocidade constante de 15 m/s.
Ambos os trens deslocam-se um de encontro ao outro e a distância inicial deles é de 500 m.
A mosca que inicialmente estava no nariz do trem A voa e encosta no B. Após isso, sem alterar sua velocidade, retorna e encosta no trem A, repetindo este procedimento até que os trens se chocam e a mosca morre esmagada.
a) Qual o tempo que levará até que a mosca morra esmagada?
b) Qual o deslocamento de cada um dos trens?
c) Qual a distância percorrida pela mosca?
Solução
a) A equação que descreve a posição dos trens é a equação do MRUV (Movimento Retilíneo Uniformemente Variado), já que ambos possuem aceleração constante.
SA = SoA + VoA*t + aA*t²/2
SB = SoB + VoB*t + aB*t²/2
Considerando que o trem A desloca-se em uma direção positiva (ou seja, com isso o deslocamento de B será negativo, já que os trens se deslocam em direções opostas) e que a sua posição inicial é a origem, temos que SoA = 0 e que SoB = 500 m. Como ambos os trens partem do repouso temos que suas equações da posição de cada trem ficam:
SA = aA*t²/2
SB = 500 + aB*t²/2
Como o trem B se desloca numa direção negativa, sua aceleração é negativa, aB = -0,1 m/s², logo:
SA = 0,3*t²/2
SB = 500 - 0,1*t²/2
Quando os trens se chocam, ambos estão no mesmo ponto, logo SA = SB. E com isso podemos calcular o tempo que leva até eles se chocarem:
SA = SB
0,3*t²/2 = 500 - 0,1*t²/2
Multiplicando tudo por 2
0,3*t² = 1000 - 0,1*t²
Com isso
0,4*t² = 1000
t² = 2500
t = 50 s
b) Como o tempo que os trens levam para se chocarem é de 50 s, basta substituir este tempo nas equações da posição dos trens e ver quanto eles se deslocaram. Para o trem A:
SA = 0,3*t²/2
SA = 0,3*50²/2
SA = 375 m
Logo o deslocamento do trem A é de 375 m.
Para o trem B:
SB = 500 - 0,1*t²/2
SB = 500 - 0,1*50²/2
SB = 500 - 125
SB = 375 m
Este resultado não é o quanto o trem B se DESLOCOU, mas sim a POSIÇÃO do trem B após os 50 s. Como deveria ser, veja que o resultado é o mesmo do trem A, o que é bastante óbvio já que eles se chocam e para isso precisam estar na mesma posição. Para saber o deslocamento do trem B, basta lembrar que ele partiu do ponto SoB = 500 m. Se no fim ele estava no ponto 375 m, então ele se deslocou:
500 - 375 = 125 m
Logo, o deslocamento do trem B é de 125 m.
c) Para o cálculo de quanto a mosca percorreu basta usar as equações de MRU (Movimento Retilíneo Uniforme) pois a velocidade da mosca não se altera em momento nenhum.
SMOSCA = VMOSCA*t
Como já sabemos o tempo (t = 50 s) e a velocidade dela é de 15 m/s:
SMOSCA = 15*50 = 750 m
Logo, a distância percorrida pela mosca é de 750 m.
Comentários:
A distância percorrida pela mosca é maior que a distância entre os trens, o que parece ser bem estranho. Porém lembre-se que a mosca fica "indo e voltando" de um trem para o outro e por isso acaba percorrendo uma distância maior que os 500 m.
Assinar:
Postar comentários (Atom)
Por que na parte:
ResponderExcluirSA = SB
0,3*t²/2 = 500 - 0,1*t²/2
Multiplicando tudo por 2
0,3*t² = 1000 - 0,1*t²
Com isso
0,4*t² = 1000
t² = 2500
t = 50 s
vc multiplicou "tudo" por dois??? eu vi que o 500*2=1000
se vc disse que multiplicou tudo pq não mudou os valores de 0,3 e 0,1???
Olá Aline.
ExcluirOs termos 0,3 e 0,1 estão divididos por 2. Por isso, ao multiplicar tudo por 2 eles não mudam, apenas elimina-se a divisão.
Cenouras carnívoras? Não entendi essa parte.
ResponderExcluirEu nao entendi porque multiplicasse por dois, pode me explicar?
ResponderExcluirOlá Pedro. A multiplicação por 2 foi apenas para eliminar o denominador 2 que dividia o o 0,3t² e o 0,1t². Como a multiplicação ocorreu de ambos os lados da igualdade, isso não altera a equação.
ExcluirMatemática básica.
ResponderExcluirPara eliminar um fração, você coloca todos os números sobre a mesma fração.