Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia Exercícios: Lançamento Oblíquo 1. (Unicamp) Um jogador de futebol chuta uma bola a 30 m do gol adversário. A bola descreve uma trajetória parabólica, passa por cima da trave e cai a uma distância de 40 m de sua posição original. Se, ao cruzar a linha do gol, a bola estava a 3 m do chão, a altura máxima por ela alcançada esteve entre Dados: considere a aceleração da gravidade g = 10m / s2;sen30º 0,5 e cos30º 0,87 . Analise as proposições a seguir e conclua. ( ) A aceleração do bloco, enquanto ele desce a) 4,1 e 4,4 m. b) 3,8 e 4,1 m. c) 3,2 e 3,5 m. d) 3,5 e 3,8 m. 2. (Uem) Do topo de uma plataforma vertical com 100 m de altura, é solto um corpo C1 e, no mesmo instante, um corpo C2 é arremessado de um ponto na plataforma situado a 80 m em relação ao solo, obliquamente formando um ângulo de elevação de 30º com a horizontal e com velocidade inicial de 20 m/s. Considerando que os corpos estão, inicialmente, na mesma linha vertical, desprezando a resistência do ar, 2 e considerando g =10 m/s , assinale o que for correto. 01) A altura máxima, em relação ao solo, atingida pelo corpo C2 é de 85 m. 02) Os dois corpos atingem a mesma altura, em relação ao solo, 1,5 segundos após o lançamento. 04) O corpo C2 demora mais de 6 segundos para atingir o solo. 08) Os dois corpos atingem o solo no mesmo instante de tempo. 16) A distância entre os corpos, 2 segundos após o lançamento, é de 20 3 metros. 3. (Upe) Próximo a um abismo, é solto do repouso um bloco de massa M = 5,0kg, de uma altura de h = 5,0m acima do nível do início da parede do referido abismo, do alto de uma rampa com ângulo de inclinação θ 30º sem atrito, adjacente à parede do abismo de altura H = 10,0m, como observado na figura a seguir: ( ) ( ) ( ) ( ) escorregando pela rampa, é de 5,0m / s2 . A velocidade escalar do bloco, quando ele deixa a rampa, é de 10,0m/s. A distância A da parede do abismo até o bloco atingir o solo é de 8,7 m. O tempo que o bloco leva desde o momento em que é solto até o instante em que atinge o solo é de 1,0s. A aceleração do bloco depende da sua massa M. 4. (G1 - cftmg) Um garoto gira uma pedra presa a extremidade de um barbante de 1,0 m de comprimento, em movimento circular uniforme, no plano vertical, com uma frequência de 60 Hz. Ele solta o barbante no momento em que a velocidade da pedra forma um angulo de 37° com a horizontal, como mostra a figura. Desprezando-se qualquer forma de atrito, o alcance horizontal, atingido pela pedra em relação a posição de lançamento, vale, aproximadamente, em metros, 2 a) 349π b) 742π2 2 c) 968π 2 d) 1382π 5. (Pucpr) Um projétil de massa 100 g é lançado obliquamente a partir do solo, para o alto, numa ° direção que forma 60 com a horizontal com Página 1 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia velocidade de 120 m/s, primeiro na Terra e posteriormente na Lua. Considerando a aceleração da gravidade da Terra o sêxtuplo da gravidade lunar, e desprezíveis todos os atritos nos dois experimentos, analise as proposições a seguir: I- A altura máxima atingida pelo projétil é maior na Lua que na Terra. II- A velocidade do projétil, no ponto mais alto da trajetória será a mesma na Lua e na Terra. III- O alcance horizontal máximo será maior na Lua. IV- A velocidade com que o projétil toca o solo é a mesma na Lua e na Terra. Está correta ou estão corretas: a) apenas III e IV. b) apenas II. c) apenas III. d) todas. e) nenhuma delas. a) h = 16,2 m; x = 18,0 m b) h = 16,2 m; x = 9,0 m c) h = 8,1 m; x = 9,0 m d) h = 10,0 m; x = 18,0 m 8. (Uel) Um projétil é atirado com velocidade de 40 ° m/s, fazendo ângulo de 37 com a horizontal. A 64 m do ponto de disparo, há um obstáculo de altura 20 m. 2 ° ° Adotando g = 10 m/s , cos 37 = 0,80 e sen 37 = 0,60, pode-se concluir que o projétil a) passa à distância de 2,0 m acima do obstáculo. b) passa à distância de 8,0 m acima do obstáculo. c) choca-se com o obstáculo a 12 m de altura. d) choca-se com o obstáculo a 18 m de altura. e) cai no solo antes de chegar até o obstáculo. 9. (Puccamp) Um projétil é lançado numa direção que ° forma um ângulo de 45 com a horizontal. No ponto de altura máxima, o módulo da velocidade desse projétil é 10 m/s. Considerando-se que a resistência do ar é desprezível, pode-se concluir que o módulo da velocidade de lançamento é, em m/s, igual a a) 2,5 2 6. (Ita) Um corpo de massa M é lançado com velocidade inicial v formando com a horizontal um ângulo α, num local onde a aceleração da gravidade é g. Suponha que o vento atue de forma favorável sobre o corpo durante todo o tempo (ajudando a ir mais longe), com uma força F horizontal constante. Considere t como sendo o tempo total de permanência no ar. Nessas condições, o alcance do corpo é: 2 a) (V /g) sen 2α 2 b) 2 v t + (Ft /2m) 2 c) (v /g) sen 2α (1+ (Ftgα/Mg)) d) vt e) outra expressão diferente das mencionadas. 7. (Uece) Uma bola é lançada verticalmente para cima, com velocidade de 18 m/s, por um rapaz situado em carrinho que avança segundo uma reta horizontal, a 5,0 m/s. Depois de atravessar um pequeno túnel, o rapaz volta a recolher a bola, a qual acaba de descrever uma parábola, conforme a figura. Despreza2 se a resistência do ar e g =10 m/s . A altura máxima h alcançada pela bola e o deslocamento horizontal x do carrinho, valem, respectivamente: b) 5 2 c) 10 d) 10 2 e) 20 10. (Mackenzie) Um balão (aerostato) parte do solo plano com movimento vertical, subindo com velocidade constante de 14 m/s. Ao atingir a altura de 25 m, seu piloto lança uma pedra com velocidade de ° 10 m/s, em relação ao balão e formando 37 acima da horizontal. A distância entre a vertical que passa pelo balão e o ponto de impacto da pedra no solo é: Adote: 2 g = 10 m/s ° cos 37 = 0,8 ° sen 37 = 0,6 a) 30 m b) 40 m c) 70 m d) 90 m e) 140 m 11. (Ufpe) Um jogador de tênis quer sacar a bola de tal forma que ela caia na parte adversária da quadra, a 6 metros da rede. Qual o inteiro mais próximo que representa a menor velocidade, em m/s, para que isto aconteça? Considere que a bola é lançada horizontalmente do início da quadra, a 2,5 m do chão, e que o comprimento total da quadra é 28 m, sendo dividida ao meio por uma rede. Despreze a resistência do ar e as dimensões da bola. A altura da rede é 1 m. Página 2 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia alto de sua trajetória, a bala atinge um bloco de madeira de massa 199 vezes maior que a sua, inicialmente em repouso no alto de um poste, conforme a figura. Considerando que a bala fica encravada no bloco, determine a quantos metros da base do poste o bloco irá atingir o solo? Despreze a resistência do ar e o atrito do bloco com o poste. 12. (Unitau) Um alvo de altura 1,0 m se encontra a certa distância x do ponto de disparo de uma arma. A arma é, então, mirada no centro do alvo e o projétil sai com velocidade horizontal 500 m/s. Supondo nula a 2 resistência do ar e adotando g = 10 m/s , qual a distância mínima que se deve localizar a arma do alvo de modo que o projétil o atinja? 13. (Ufpe) Uma bola de tênis é arremessada do início de uma quadra de 30 m de comprimento total, dividida ao meio por uma rede. Qual o inteiro mais próximo que representa o maior ângulo θ abaixo da horizontal, -1 em unidades de 10 rd, para que a bola atinja o lado adversário? Assuma que a altura da rede é 1 m e que a bola é lançada a 2,5 m do chão. Despreze a resistência do ar e as dimensões da bola, e considere que não há limitações quanto à velocidade inicial da bola. 14. (Unitau) O "tira-teima" da Rede Globo de televisão calculou a velocidade da bola que bateu na trave do 2 gol como sendo de 1,1 × 10 km/h. Se o tempo necessário para a bola atingir a trave, desde quando foi chutada, é de 0,5 s, e sendo a velocidade constante nesse tempo, pode-se afirmar que a distância que a bola estava do gol, imediatamente antes do chute, era da ordem de: a) 25 m. b) 15 m. c) 55 m. d) 40 m. e) 30 m. 16. (Ufpr) Um jogador de futebol chutou uma bola no solo com velocidade inicial de módulo 15,0 m/s e fazendo um ângulo α com a horizontal. O goleiro, situado a 18,0 m da posição inicial da bola, interceptou-a no ar. Calcule a altura em que estava a bola quando foi interceptada. Despreze a resistência 2 do ar e considere g = 10,0 m/s , sen α = 0,600 e cos α = 0,800. 17. (Unicamp) Um menino, andando de "skate" com velocidade v = 2,5 m/s num plano horizontal, lança para cima uma bolinha de gude com velocidade v0 = 4,0 m/s e a apanha de volta. 2 Considere g = 10 m/s . a) Esboçe a trajetória descrita pela bolinha em relação à Terra. b) Qual é a altura máxima que a bolinha atinge? c) Que distância horizontal a bolinha percorre? 18. (Fuvest) Um menino de 40 kg está sobre um skate que se move com velocidade constante de 3,0 m/s numa trajetória retilínea e horizontal. Defronte de um obstáculo ele salta e após 1,0 s cai sobre o skate que durante todo tempo mantém a velocidade de 3,0 m/s. Desprezando-se eventuais forças de atrito, pede-se: a) a altura que o menino atingiu no seu salto, tomando como referência a base do skate. b) a quantidade de movimento do menino no ponto mais alto de sua trajetória. 15. (Ufpe) Uma arma é disparada ao nível do solo, lançando uma bala com velocidade inicial de 400m/s ° numa direção 15 acima da horizontal. No ponto mais Página 3 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia Gabarito: Lançamento Oblíquo Resposta da questão 1: [B] OBS: Essa questão foi cobrada na prova de Matemática, mas admite solução através de conceitos Físicos, aliás, solução bem mais simples e curta. Serão dadas aqui as duas soluções. 1ª Solução (Matemática): Encontremos, primeiramente, a equação da parábola que passa pelos pontos dados: A equação reduzida da parábola de raízes x1 e x2 é: y a x x1 x x2 . Nesse caso temos: x1 = 0 e x2 = 40. Substituindo esses valores na equação dada: y a x 0 x 40 y ax2 40ax. Para x = 30 y = 3. Então: 3 a 30 40a 30 3 900a 1200a a 2 1 . 100 Assim, a equação da parábola mostrada é: y x2 x2 2 1 40 x y x. 100 100 100 5 Para x = 20 h = H. Então: H 20 2 100 H 4 m. 2 20 H 4 8 5 2ª Solução (Física): Pela regra de Galileu, sabemos que, para qualquer movimento uniformemente variado (M.U.V.) com velocidade inicial nula, os espaços percorridos em intervalos de tempo (t) iguais e subsequentes, as distâncias percorridas são: d, 3d, 5d, 7d... Ora, a queda livre e o lançamento horizontal na direção vertical são movimentos uniformemente variados a partir do repouso, valendo, portanto a regra de Galileu. Assim, se a distância de queda num intervalo de tempo inicial (t) é h, nos intervalos iguais e subsequentes as distâncias percorridas na queda serão: 3h, 5h, 7h... O lançamento oblíquo, a partir do ponto mais alto (A), pode ser considerando um lançamento horizontal. Como a componente horizontal da velocidade inicial se mantém constante (vx = v0x), os intervalos de tempo de A até B e de B até C são iguais, pois as distâncias horizontais são iguais (10 m). Assim, se de A até B a bola cai h, de B até C ela cai 3h, como ilustrado na figura. Página 4 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia Então: 3h 3 h 1 m. Mas : H 3h h 3 1 H 4 m. 3ª Solução (Física): Como as distâncias horizontais percorridas entre A e B e entre B e C são iguais, os intervalos de tempo entre esses pontos também são iguais, pois a componente horizontal da velocidade se mantém constante (vx = v0x). Assim, se o tempo de A até B é t, de A até C é 2t. Equacionando a distância vertical percorrida na queda de A até B e de A até C, temos: g 2 A B : h 2 t A C : H g 2t 2 2 g H 4 t2 2 H 4h. Mas, da Figura: H h 3 4h h 3 h 1 m. Como H 4h H 4 m. Resposta da questão 2: 01 + 16 = 17. A figura ilustra a situação descrita. Página 5 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia 2 Dados: v01 = 0; x01 = 0; y01 = 100 m; v02 = 30 m/s; x02 = 0; y02 = 80 m; a = -g = -10 m/s ; 1 3 sen 30° = ; cos 30° = . 2 2 Equacionemos os dois movimentos: x1 0. C1 a 2 2 y1 y01 V01t t y1 100 5 t . 2 3 v 0x 10 3 m / s. v 0x v 0 cos30 20 2 1 v 0x 10 m / s. v 0y v 0 sen30 20 2 C2 x v t x 10 3 t. 0x 2 2 a 2 2 y 2 y02 v oy t t y 80 10 t 5 t . 2 01) Correto. Lembrando que no ponto mais alto a componente vertical da velocidade é nula v 2y 0 , apliquemos a equação de Torricelli para C2: 100 2 v 22y v0y 2 g H2 y02 0 102 20 H2 80 H2 80 20 H2 85 m. 02) Incorreto. y1 y2 100 5 t2 80 10 t 5 t 2 10 t 20 t 2 s. 04) Incorreto. O corpo 2 leva 5,1 s para atingir o solo, conforme justificado no item seguinte. 08) Incorreto. Nos instantes em que os dois corpos atingem o solo, y1 = y2 = 0. Sejam t1 e t2 esses respectivos instantes. C1 0 100 5 t12 t1 4,5 s. 0 80 10 t 5 t 2 t 2 2 t 16 0 2 2 2 C2 t 2 3,1 s não convém ; 2 4 64 t 2 2 t 2 5,1 s. 16) Correto. Conforme calculado no item [02] e ilustrado na figura, no instante t = 2 s os corpos estão na mesma altura, h = 80 m. Calculemos, então, a abscissa (x2) do corpo 2. Página 6 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia x2 10 3 t x2 10 3 2 x2 20 3 m. A distância (D) entre os dois corpos é: D x2 x1 D 20 3 0 D 20 3 m. Resposta da questão 3: V V V F F. (V) Aplicando a Segunda Lei de Newton, vem: FR ma mgsenθ a gsenθ 10x0,5 5,0m / s2 ; 1 mv 2 mgh v 2 2gh 2x10x5 100 v 10m / s ; 2 Vhor V cos θ 8,7m / s (F) Decompondo a velocidade no início da queda temos: Vver Vsenθ 5,0m / s 1 Movimento vertical ΔS V0 t at 2 10 5t 5t 2 t 2 t 2 0 2 (V) Aplicando Conservação de energia,vem: 1 12 4x1x( 2) 1,0s 2 Movimento horizontal ΔS V.t 8,7x1 8,7m ; t (V) Veja acima; (F) Veja acima. Resposta da questão 4: [D] ω 60rot / seg 60x2πrad / s 120πrad / s V ωR 120π x1 120πm / s 0 VX 120π.cos 37 96 πm / s Decompondo V 0 Vy 120π.sen37 72πm / s Tempo de voo: V V0 at 72π 72π 10t t 14,4πs Movimento horizontal: ΔS V.t A 96πx14,4π 1382,4π2 m . Resposta da questão 5: [D] Página 7 de 8 Cursinho da ETEC – Prof. Fernando Buglia Resposta da questão 6: [C] Resposta da questão 7: [A] Resposta da questão 8: [B] Resposta da questão 9: [D] Resposta da questão 10: [B] Resposta da questão 11: 28 m/s Resposta da questão 12: 158 m Resposta da questão 13: 1 01 . 10 rd Resposta da questão 14: [B] Resposta da questão 15: 20 m Resposta da questão 16: 4,0 m. Resposta da questão 17: a) Arco de parábola. b) h = 0,80 m. c) d = 2,0 m. Resposta da questão 18: a) Tempo de subida = tempo de descida = 0,5s 1 1 b) S gt 2 10 (0,5)2 1,25 m 2 2 Página 8 de 8