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Física

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Dois cilindros iguais de área transversal A são fixados verticalmente sobre uma plataforma móvel, a qual estava inicialmente em repouso. Os dois recipientes estão conectados a um fino tubo horizontal equipado com uma torneira.
Após abrir a torneira, determine a velocidade da plataforma no instante que a velocidade da água (nível) é V.
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Questões Para o Saber

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Respostas

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Para resolver essa questão, podemos usar o princípio da conservação da quantidade de movimento. Quando a água começa a fluir para fora dos cilindros, a plataforma se moverá na direção oposta para conservar o momento linear. 1. Definições: - Seja \( m \) a massa de água que flui para fora dos cilindros. - A velocidade da água que sai é \( V \). - A velocidade da plataforma é \( v_p \). 2. Conservação da quantidade de movimento: - Inicialmente, a quantidade de movimento total do sistema (água + plataforma) é zero, pois ambos estão em repouso. - Quando a água flui, a quantidade de movimento da água que sai é \( m \cdot V \) e a quantidade de movimento da plataforma é \( -M \cdot v_p \), onde \( M \) é a massa da plataforma. 3. Equação de conservação: \[ 0 = m \cdot V - M \cdot v_p \] Rearranjando, temos: \[ M \cdot v_p = m \cdot V \] Portanto, a velocidade da plataforma é dada por: \[ v_p = \frac{m \cdot V}{M} \] 4. Considerações finais: - A relação entre a massa de água que flui e a massa da plataforma deve ser considerada para determinar a velocidade exata da plataforma. Assim, a velocidade da plataforma no instante em que a velocidade da água é \( V \) pode ser expressa pela equação acima.

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