PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 83 (CFS 2) da EEAR 2023
– Em uma feira estudantil de Ciências, ocorreu uma competição de lançamento de foguetes construídos com garrafas plásticas de refrigerantes, impulsionados com água e ar comprimido. Em um lançamento oblíquo, com o ângulo que proporciona o maior alcance, a equipe vencedora conseguiu atingir a distância de 180 metros em 6 segundos após ser lançado.
Assinale a alternativa que preenche corretamente a frase a seguir.
Esse foguete lançado verticalmente com o valor do módulo da velocidade de lançamento idêntico ao do lançamento oblíquo, atingirá uma altura de ______ metros.
Observação: despreze o atrito com o ar em ambos os lançamentos e utilize a intensidade da aceleração da gravidade no local como g = 10\text{ m/s}^2.
- A30
- B45
- C90
- D180
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Resolução comentada
O maior alcance num lançamento oblíquo (sem atrito, mesma altura de partida e chegada) ocorre com ângulo de 45^\circ. Nesse caso, v_{0x} = v_{0y}.
Passo a passo:
-
O tempo de voo é t = 6\ \text{s}. Na vertical, o foguete sobe e desce, então t = \dfrac{2v_{0y}}{g}. Logo: v_{0y} = \dfrac{g\,t}{2} = \dfrac{10 \cdot 6}{2} = 30\ \text{m/s}.
-
Conferindo com o alcance: v_{0x} = \dfrac{180}{6} = 30\ \text{m/s}. Como v_{0x} = v_{0y}, o ângulo de 45^\circ está confirmado.
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O módulo da velocidade de lançamento é v_0 = \sqrt{30^2 + 30^2} = 30\sqrt{2}\ \text{m/s}.
-
No lançamento vertical com essa mesma velocidade, a altura máxima vem de Torricelli (v = 0 no topo):
Assim, o foguete lançado verticalmente chega a 90\ \text{m}, o dobro da altura máxima do lançamento oblíquo (que é 45\ \text{m}, pois só a componente vertical de 30\ \text{m/s} conta).
Alternativa C.
Pegadinha: A alternativa B engana: é a altura máxima do lançamento oblíquo (45 m), mas a questão pede a altura no lançamento vertical com o módulo total da velocidade.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ausa apenas v_{0y}=30 como se fosse a velocidade de lançamento, em vez de v_0=30\sqrt{2}, e confunde velocidade com altura.
- Bé a altura máxima do próprio lançamento oblíquo, calculada só com a componente vertical de 30\ \text{m/s}.
- Dconfunde com o alcance horizontal de 180 m, que não tem relação com a altura do lançamento vertical.
Assuntos: Lançamento horizontal e oblíquo, Queda livre e lançamento vertical.
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Fonte: EEAR 2023 · CFS 2. Prova oficial ↗