Enunciado

Reconsidere o Problema 6-26. Se a massa do carrinho for 300   k g e os freios falharem, determine a aceleração do carrinho quando a água atingi-lo pela primeira vez. Suponha que a massa da água que molha a superfície traseira seja desprezível.

Passo 1

O enunciado quer saber qual seria a aceleração a de um carrinho a 5   m / s de velocidade, assim que um jato d’água se colide com o carrinho. O primeiro passo para achar a aceleração a é lembrar da questão 6-26. Nessa questão descobrimos que a força F que o freio tem que fazer para equilibrar com a força do jato F J é manter o carrinho a uma velocidade constante vale:

F = 250   N

Ou seja, para o carrinho manter sua aceleração igual à zero, ele precisa de uma força F oposta e igual à força do jato F J . Isso quer dizer que a força que o jato exerce sobre o carrinho é igual à F . Isso está representado na figura abaixo.

V c é a velocidade do carrinho.

O passo seguinte vai mostrar como podemos calcular a aceleração através da força F J .

Passo 2

Para calcular a aceleração, teremos que usar a segunda lei de Newton. O enuncado quer saber a aceleração do carrinho, quando o seu freio falha. Nessa situação, a força F do freio vale zero. Ou seja, A força F J é a única força aplicada sobre o carrinho. F J é a força resultante F R .

F R = m ⋅ a       ⟹       F J = m ⋅ a       ⟹       a = F J m

onde m é a massa do carrinho.

Substituindo os dados do enunciado na fórmula acima, encontramos a aceleração.

a = F J m       ⟹       a = 250 300       ⟹       a = 8,33   m / s 2

Resposta

a = 8,33   m / s 2

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