?
?
Cria conta para teres acesso a vídeos, estatísticas do teu progresso, exercícios originais e mais!
Dificuldade: fácil

Uma esquiadora ($\mathrm{e}$) desliza ao longo de uma encosta gelada. No instante em que a esquiadora passa na posição $\mathrm{A}$, um trenó ($\mathrm{t}$), inicialmente em repouso, desprende-se de uma encosta do lado oposto, tal como se representa na Figura 8, que não está à escala. Os dois corpos, após a descida das encostas, passam a mover-se no plano horizontal.

Admita que:

– ambos os corpos percorrem $50,0 \mathrm{~m}$ nas vertentes inclinadas das encostas;
– $m_{\text {esquiadora }}=3 ~m_{\text {trenó }}$;
– os dois corpos descrevem sempre trajetórias retilíneas;
– o atrito e a resistência do ar são desprezáveis;
– a esquiadora e o trenó podem ser representados pelos seus centros de massa, segundo o modelo da partícula material;
– o troço horizontal $\mathrm{BC}$ é o nível de referência da energia potencial gravítica.

Questão:

Após o percurso $\mathrm{AB}$, a esquiadora, no plano horizontal, cruza-se com o trenó, deslocando-se ambos com velocidades de igual módulo.

Determine o módulo da velocidade da esquiadora no instante em que o trenó se desprende.

Apresente todos os cálculos efetuados.

Fonte: Exame - 2023, 2ª fase
|
|
Tabela Periódica
|
Formulário

Fonte: IAVE

Fonte: IAVE

Resolução do Exercício:

Uma vez que as forças não conservativas são desprezáveis, chegados ao troço BC, ambos os corpos se moviam com as mesmas velocidades, visto que aqui a aceleração seria nula e eles se cruzariam com velocidade de igual módulo.

Como a energia mecânica do trenó em D e em C é igual, ao calcular a velocidade do trenó quando atinge o troço BC obtém-se:

$$
\begin{gathered}
\Delta E_{\mathrm{m}}=0 \quad \quad E_{\mathrm{p g(C)}}=0 \quad \quad E_{\mathrm{c(D)}}=0 \\\\
E_{\mathrm{m(C)}}=E_{\mathrm{m(D)}} \Leftrightarrow E_{\mathrm{c(C)}}+E_{\mathrm{p g(C)}}=E_{\mathrm{c(D)}}+E_{\mathrm{p g(D)}}\Leftrightarrow E_{\mathrm{c(C)}}=E_{\mathrm{p g(D)}} \\\\
\frac{1}{2} m_{\mathrm{t}} v_{\mathrm{t}}^{2}=m_{\mathrm{t}} \times g \times h_{\mathrm{D}} \Leftrightarrow v_{t}=\sqrt{9,8 \times 2 \times 32,1}\Leftrightarrow v_{\mathrm{t}} \approx 25,1 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}.
\end{gathered}
$$

E a velocidade da esquiadora em B será igual à do trenó.

$$
v_{\mathrm{e(B)}} \approx 25,1 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}
$$

Sendo a energia mecânica da esquiadora igual em A e B a sua velocidade em A pode ser calculada da seguinte forma, recorrendo às equações de movimento:

$$
\begin{gathered}
E_{\mathrm{p g(B)}}=0 \\\\
E_{\mathrm{m(A)}}=E_{\mathrm{m(B)}} \Leftrightarrow E_{\mathrm{c(A)}}+E_{\mathrm{pg(A)}}=E_{\mathrm{c(B)}}+E_{\mathrm{pg(B)}}\Leftrightarrow E_{\mathrm{c(A)}}+E_{\mathrm{pg(A)}}=E_{\mathrm{c(B)}} \Leftrightarrow \\
\Leftrightarrow \frac{1}{2} \times m_{\mathrm{t}} \times v_{\mathrm{A}}^{2}+m_{\mathrm{t}} \times g \times h_{\mathrm{A}}=\frac{1}{2} \times m_{\mathrm{t}} \times v_{\mathrm{e(B)}}^{2} \\
\frac{1}{2} \times m_{\mathrm{t}} \times v_{A}^{2}+m_{\mathrm{t}} \times 9,8 \times 17,1=\frac{1}{2} \times m_{\mathrm{t}} \times 25,1^{2}\Leftrightarrow v_{\mathrm{A}}^{2}=\left(\frac{25,1^{2}}{2}-9,8\right) \times 2 \\
\Leftrightarrow v_{\mathrm{A}}=\sqrt{294,85} \Leftrightarrow v_{\mathrm{A}} \approx 17,2 \mathrm{~m~s}^{-1}
\end{gathered}
$$

Resposta: A velocidade da esquiadora quando o trenó é desprendido é de $17,2 \mathrm{~m~s}^{-1}$.

Fonte: Mestre Panda

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:



Comentários

Beatriz Silva
Criado em 10/06/2025 14:29

Como a hD dá 32,1 m?

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Marco Carvalho Beatriz Silva
Criado em 12/06/2025 09:28

Pelas funções trigonométricas. Sen α = cat.Oposto/ hipotenusa

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Beatriz Silva Marco Carvalho
Criado em 12/06/2025 12:06

Ok. Nós queremos descobrir o cateto oposto que é a altura, né? Então eu tenho que multiplicar o sen a com a hipotenusa, mas na minha calculadora não dá 32,1. O que estou a fazer de errado?

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Marco Carvalho Beatriz Silva
Criado em 12/06/2025 18:09

Verifica se tens a calculadora em graus ou em radianos, se estiver em radianos esse é o problema.

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Beatriz Silva Marco Carvalho
Criado em 13/06/2025 09:34

Era isso mesmo. Agora a conta bate certo. Obrigada!

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Beatriz Silva
Criado em 10/06/2025 14:37

E pq hA é 17,1 m?

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Lara Rosa Beatriz Silva
Criado em 13/06/2025 14:43

é o mesmo processo para a altura em D, mas usas o ângulo de 20

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Beatriz Silva
Criado em 14/06/2025 09:28

Ok, obrigada.

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Alexandre Oliveira
Criado em 16/06/2025 14:21

Nao percebi como é que se corta as tres incognitas da massa do treno na penultima equacao

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Blue Johns Alexandre Oliveira
Criado em 17/06/2025 13:26

não "cortamos", apenas dividimos todos os elementos da equação por mt (massa do trenó)

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Sofia Ecard
Criado em 25/06/2025 10:31

na primeira etapa, como é que eu sei que a Ec(C)=Epg(D)?

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Marco Carvalho Sofia Ecard
Criado em 25/06/2025 13:10

o atrito e a resistência do ar são desprezáveis

Para responder ao comentário, por favor inicia sessão ou cria uma conta.

Para comentar, por favor inicia sessão ou cria uma conta.