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Um trenó e seu ocupante, com uma massa total de 85 kg descem uma encosta e atingem um trecho horizontal retilíneo com uma velocidade inicial de $37 \mathrm{~m} / \mathrm{s}$. Se uma força desacelera o trenó até o repouso a uma taxa constante de $2,0 \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}$, (a) qual é o módulo da força $F$ da força (R.: 170 N), (b) que distância $d$ o trenó percorre ate parar (R.: 340 m) e (c) que trabalho $W$ é realizado pela força sobre o trenó? (R.: $-5,8 \times 10^{4} \mathrm{~J}$)
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CuriosidadesGerais

há 6 meses

Respostas

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há 6 meses

Para resolver a questão, vamos analisar cada parte do problema: (a) Para encontrar o módulo da força \( F \) que desacelera o trenó, usamos a segunda lei de Newton: \[ F = m \cdot a \] onde: - \( m = 85 \, \text{kg} \) (massa total do trenó e ocupante) - \( a = -2,0 \, \text{m/s}^2 \) (aceleração negativa, pois é uma desaceleração) Substituindo os valores: \[ F = 85 \, \text{kg} \cdot (-2,0 \, \text{m/s}^2) = -170 \, \text{N} \] O módulo da força é \( 170 \, \text{N} \). (b) Para encontrar a distância \( d \) que o trenó percorre até parar, usamos a fórmula da cinemática: \[ v^2 = v_0^2 + 2a d \] onde: - \( v = 0 \, \text{m/s} \) (velocidade final) - \( v_0 = 37 \, \text{m/s} \) (velocidade inicial) - \( a = -2,0 \, \text{m/s}^2 \) Substituindo os valores: \[ 0 = (37)^2 + 2(-2)(d) \] Resolvendo: \[ 0 = 1369 - 4d \] \[ 4d = 1369 \] \[ d = \frac{1369}{4} = 342,25 \, \text{m} \] Arredondando, a distância é aproximadamente \( 340 \, \text{m} \). (c) Para calcular o trabalho \( W \) realizado pela força sobre o trenó, usamos a fórmula: \[ W = F \cdot d \] onde: - \( F = -170 \, \text{N} \) (força que atua na direção oposta ao movimento) - \( d = 340 \, \text{m} \) Substituindo os valores: \[ W = -170 \, \text{N} \cdot 340 \, \text{m} = -57800 \, \text{J} \] Arredondando, o trabalho é aproximadamente \( -5,8 \times 10^4 \, \text{J} \). Portanto, as respostas estão corretas e confirmadas: (a) 170 N, (b) 340 m, (c) \(-5,8 \times 10^4 \, \text{J}\).

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