Um banhista faz o lançamento horizontal de um objeto na velo...

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Q670246 Física

Um banhista faz o lançamento horizontal de um objeto na velocidade igual a 5√3 m/s em direção a uma piscina. Após tocar a superfície da água, o objeto submerge até o fundo da piscina em velocidade horizontal desprezível. Em seguida, o banhista observa esse objeto em um ângulo de 30° em relação ao horizonte. Admitindo-se que a altura de observação do banhista e do lançamento do objeto são iguais a 1,80 m em relação ao nível da água da piscina, a profundidade da piscina, em metros, é

Dados:

• índice de refração do ar: nar = 1;

• índice de refração da água Imagem associada para resolução da questão

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Utilizando a cinemática do lançamento horizontal podemos encontrar o alcance X+Y: 

O tempo de queda: 

S=S

0

 + v . t + a . t

                         2

0= 1,8 + 0 . t + -10 . t

                               2

t = 0,6 s 

Daí utilizamos a velocidade horizontal constante, antes de entrar na água, para calcular o alcance: 

X +Y =VX ⋅t 

X+Y=5 √3⋅0,6

 X+Y=3 √3

C o m o X = 1,8 √3 m , e n t ã o Y = 1,2 √3 .

Agora a Lei de Snell para encontrarmos as relações com o ângulo θ : 

nar ⋅sen60°=nágua ⋅senθ 

1

√3

 = 

5√3

 . senθ 

    2        6

senθ = 

3

            5

Utilizamos o senθ para encontrar a hipotenusa D do triângulo formado dentro da água: 

senθ =

Y

           D

 

3 = 1,2√3

5        D

D=2 √3 

Então, utilizando o teorema de Pitágoras: 

D2 =Y2 +H2 

12 = 4,32 + H2 

4 ⋅ 3 = 1,4 4 ⋅ 3 + H 2 

H2 =2,56 ⋅ 3 

H= 1,6 √3m

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