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