Enunciado

Um jogador de futebol americano chuta uma bola de tal forma que a bola passa 4,5   s no ar e chega ao solo a 46   m de distância. Se a bola deixou o pé do jogador 150   c m acima do solo, determine (a) o módulo e (b) o ângulo (em relação à horizontal) da velocidade inicial da bola.

Passo 1

Show de bolinhas galerinha bonita, devemos estabelecer as condições iniciais do problema de modo que facilite nossa vida. Sendo assim, escolhemos os eixos da forma convencional para podermos usar as equações do movimento balístico. A origem é tomada como sendo a posição inicial da bola; θ 0   é o ângulo da velocidade inicial com o semieixo   x positivo, medido no sentido anti-horário, e o instante t = 0 é tomado como sendo o instante em que o jogador chutou a bola.

As coordenadas finais do ponto em que a bola toca o gramado são x = 46   m e y = – 1,5   m e a bola toca o gramado no instante t = 4,5   s . Como:

x = v 0 x t

Obtemos que a velocidade no eixo x será

v 0 x = x t

v 0 x = 46 4,5

v 0 x = 10,2   m/s

Além disso, no eixo y , como y = v 0 y t - g t 2 2 , obtemos que a velocidade em y é expressa como:

v o y = y + g t 2 2 t

E susbitituindo os valores:

v 0 y = - 1,5 + 9,8 4,5 2 2 4,5

v 0 y = 21,7   m/s

Dessa forma que o módulo da velocidade inicial é calculado pela através da equação

:

v 0 =   v 0 x 2 + v 0 y 2

Portanto:

v 0 = 10,2 2 + 21,7 2

v 0 = 24   m/s

Passo 2

Como o ângulo da velocidade inicial satisfaz a relação:

tan ⁡ θ 0 = v 0 y v 0 x

Temos que:

θ 0 = tan - 1 ⁡ v 0 y v 0 x

θ = tan - 1 ⁡ 21,7 10,2

Logo:

θ = 65 °

Beleza galera??? Bora resolver mais questões então

Resposta

  1. v 0 = 24   m/s
  2. θ = 65 °
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