Realizando os cálculos necessários, encontramos que a duração do movimento foi de 53 segundos.
O tema abordado no exercício é lançamento vertical e queda livre.
Lançamento vertical e queda livreOs dois são caracterizados como movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), na qual a aceleração da gravidade acelera ou retarda o movimento do corpo.
- No lançamento vertical, o corpo é lançado, para cima ou para baixo, com uma velocidade inicial.
- Na queda livre, o corpo cai a partir do repouso.
Para resolver a questão iremos utilizar 2 importantes fórmulas do MRUV, que são:
Função horária da velocidade no MRUV[tex]V = V_{0} + a . t[/tex]
Em que:
[tex]V = velocidade~final\\V_{0} = velocidade~inicial\\a = acelera{\c c}{\~a}o\\t = tempo[/tex]
Função horária do espaço no MRUV[tex]\Delta S = V_{0} . t + \dfrac{a . t}{2}[/tex]
Em que:
[tex]\Delta S = varia{\c c}{\~a}o~de~espa{\c c}o[/tex]
Resolução do exercícioVamos anotar os dados da questão:
- V₀ = 10m/s
- V = 0, pois o corpo sobe até uma altura máxima até parar e começar a cair em queda livre.
- a = aceleração da gravidade, aproximadamente 10m/s².
- t = ?
Quando o objeto é lançado para cima, ele entra em MRUV.
Podemos utilizar a função horária da velocidade no MRUV para determinar o tempo de subida do corpo:
[tex]V = V_{0} + a . t\\\\0 = 10 - 10 . t\\\\-10 = -10t\\\\\dfrac{-10}{-10} = t\\\\\boxed{t = 1}[/tex]
Sabendo que o tempo de subida foi de 1 segundo, podemos encontrar a distância percorrida até alcançar a altura máxima, utilizando a função horária do espaço no MRUV:
[tex]\Delta S = V_{0} . t + \dfrac{a . t}{2} \\\\\Delta S = 10 . 1 + \dfrac{10 . 1}{2}\\\\\Delta S = 10 + 5\\\\\Delta S = 15[/tex]
O objeto sobre por 1 segundo e percorre 15 metros.
A altura em que o objeto se encontra do solo é a soma da altura da torre mais a distância que ele percorreu na subida, isso é, 250 + 15 = 265 metros.
Utilizando a função horária do espaço, podemos determinar o tempo de queda:
[tex]\Delta S = V_{0} . t + \dfrac{a . t}{2}\\\\265 = 0 . t + \dfrac{10 . t}{2}\\\\265 = 5t\\\\\dfrac{265}{5} = t\\\\\boxed{t = 53}[/tex]
A duração do movimento foi de 53 segundos.
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