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Escola Preparatória de Cadetes do Ar (EPCAR) · Academia da Força Aérea (AFA) — Comando da Aeronáutica 2015

Questão 51 — Física: Lançamento Horizontal

Física Lançamento Horizontal

Escola Preparatória de Cadetes do Ar (EPCAR) 2015 Médio

Academia da Força Aérea (AFA) — Comando da Aeronáutica · Cadete — Cursos de Formação de Oficiais Aviadores, Intendentes e de Infantaria (CFOAV/CFOINT/CFOINF) · Caderno Versão A

Gabarito disponível

Texto-base:
Nas questões de Física, quando necessário, use
aceleração da gravidade: g = 10 m/s²
densidade da água: d = 1,0 kg/L
calor específico da água: c = 1 cal/g °C
1 cal = 4 J
constante eletrostática: k = 9,0.10⁹ N.m²/C²
constante universal dos gases perfeitos: R = 8 J/mol.K

Dois mecanismos que giram com velocidades angulares ω₁ e ω₂ constantes são usados para lançar horizontalmente duas partículas de massas m₁ = 1kg e m₂ = 2kg de uma altura h = 30m, como mostra a figura 1 abaixo.

Figura 1: à esquerda, roda de raio 2R girando com ω1 com a partícula m1 na base; à direita, roda de raio R girando com ω2 com a partícula m2 na base; ambas no plano horizontal α, a h = 30 m do solo. Trajetórias tracejadas (1) e (2) partem de m1 e m2 e se encontram no ponto P.

Num dado momento em que as partículas passam, simultaneamente, tangenciando o plano horizontal α, elas são desacopladas dos mecanismos de giro e, lançadas horizontalmente, seguem as trajetórias 1 e 2 (figura 1) até se encontrarem no ponto P.
Os gráficos das energias cinéticas, em joule, das partículas 1 e 2 durante os movimentos de queda, até a colisão, são apresentados na figura 2 em função de (h − y), em m, onde y é a altura vertical das partículas num tempo qualquer, medida a partir do solo perfeitamente horizontal.

Figura 2: energia cinética Ec (J) em função de (h − y) (m). Retas crescentes para a partícula 1, que parte de 2 J, e para a partícula 2, que parte de valor maior e chega a 416 J em (h − y) = 20 m; o eixo vertical tem uma quebra de escala.

Desprezando qualquer forma de atrito, a razão ω₂/ω₁ é
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Gabarito: D

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito Oficial — Versão A