Abstract

04 - Em um cenário de pesquisa científica, um grupo de estudantes de física está conduzindo um experimento para estudar a queda livre de objetos. Para isso, eles utilizam um tubo de vácuo vertical, onde a resistência do ar é praticamente eliminada, permitindo uma observação mais precisa do movimento. Dentro desse tubo, uma pequena esfera metálica de massa conhecida é posicionado a uma determinada altura. Os estudantes, utilizando sensores de alta precisão, monitoram a velocidade do martelo durante sua queda. Em um dos testes, eles observam que a esfera atinge a base do tubo com uma velocidade de 04 - Em um cenário de pesquisa científica, um grupo de estudantes de física está conduzindo um experimento para estudar a queda livre de objetos Para isso, e<=s utilizam um tubo de vácuo vertical, onde a resistência do ar é praticamente eliminada, permitindo uma observação mais precisa do movimento Dentro desse tubo, uma pequena esfera metálica de massa conhecida é posicionado a uma determinada a= a base do tubo com uma velocidade de $24 m / s$ Com base nessas informações e considerando que a ace<=ração da gravidade no local é de $9,8 m / s^2$, os estudantes precisam determinar: . Com base nessas informações e considerando que a aceleração da gravidade no local é de , os estudantes precisam determinar:

a) A altura inicial de onde a esfera foi liberada no tubo de vácuo.
b) O tempo total que a esfera levou para percorrer a distância até a base do tubo.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que uma esfera cai no vácuo (sem resistência do ar) e chega à base com velocidade final de . A gravidade vale . O que a gente quer é:
a) altura inicial
b) tempo total de queda
Isso é um problema de cinemática (queda livre), então vamos usar as fórmulas de movimento uniformemente acelerado.

Passo 2

Primeiro, a gente precisa achar a altura v^2 = v0^2 + 2,a,De.
Teoria: quando a aceleração é constante e o objeto parte do repouso ( h = v^22,g ), a relação entre velocidade final h = (24)^22cdot 9,8 = 57619,6 approx 29,4 m , aceleração e deslocamento (aqui, ) é
Como , fica só
Substituindo e :

Passo 3

Agora, o tempo v = v0 + a,t .
Teoria: a velocidade cresce de forma linear na queda livre, pela fórmula
t = vg
Como t = 249,8 approx 2,45 s e , temos
Substituindo e :

Resposta

Altura inicial
Tempo de queda

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