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Sagot :
Resposta:
a) f(d) = √10d
b) T = 450 kJ
Explicação passo-a-passo:
a) O carro de 1000kg está a uma velocidade va, logo ele possui uma energia cinética Ec que representa toda a energia mecânica que esse carro tem, logo para o carro parar é necessário que essa energia cinética seja igual a 0: Obs.: Considerando que o carro nem sobe nem desce.
Portanto a energia cinética dele será:
Ec = 1000 * va²/2
E a força que o freio consegue fazer para que ele desacelere é de no máximo 5000N, então o trabalho que esse freio realiza é igual a:
T = 5000 * d * cos 0º (Força de frenagem e velocidade estão no mesma direção!)
Logo para o carro parar temos que Ec = 0, portanto:
Eci - T = Ecf , Ecf (Energia Cinética Final) = 0
Portanto a função que nós da a distância mínima em função da velocidade inicial é:
1000*va²/2 - 5000*d = 0
1000*va²/2 = 5000*d
va² = 5000*d*2/1000
va² = 10d
va = √10d
Portanto a distância em função da velocidade é: f(d) = √10d
b) Se a velocidade inicial é de 108km/h então podemos encontrar a distância percorrida, que é de: Obs.: Converter para m/s
30 = √10d
-> 900 = 10d
-> d = 900/10
-> d = 90 metros
Portanto o trabalho desenvolvido pelo freio foi de:
T = 90 * 5000 = 450 * 10³J = 450 kJ
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[tex]\LARGE\green{\boxed{\rm~~~\red{A)}~\gray{d}~\pink{=}~\blue{ \dfrac{v_i^2}{10} }~~~}}[/tex]
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[tex]\LARGE\green{\boxed{\rm~~~\red{B)}~\gray{P}~\pink{=}~\blue{ 20,8\overline{3}~[KW] }~~~}}[/tex]
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[tex]\bf\large\green{\underline{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad}}[/tex]
[tex]\green{\rm\underline{EXPLICAC_{\!\!\!,}\tilde{A}O\ PASSO{-}A{-}PASSO\ \ \ }}[/tex]✍
❄☃ [tex]\sf(\gray{+}~\red{cores}~\blue{com}~\pink{o}~\orange{App}~\green{Brainly})[/tex] ☘☀
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☺lá novamente, Bernarrd. Vamos a mais um exercício❗ Acompanhe a resolução abaixo. ✌
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☔ Inicialmente vamos considerar que pelo Princípio da Conservação da Energia Mecânica temos que
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[tex]\pink{\boxed{\large\blue{\begin{array}{rcl}&&\\&\sf E_{mec_i} = E_{mec_f}&\\\\&&\\&\sf E_{cin_i} = E_{at}&\\\\&&\\&\sf \dfrac{m \cdot v_i^2}{2} = F_{at} \cdot d&\\\\&&\\\end{array}}}}[/tex]
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➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf \dfrac{1.000 \cdot v_i^2}{2} = 5.000 \cdot d $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf 500 \cdot v_i^2 = 5.000 \cdot d $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf d = \dfrac{500 \cdot v_i^2}{5.000} $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf d = \dfrac{v_i^2}{10} $}}[/tex]
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[tex]\LARGE\green{\boxed{\rm~~~\red{A)}~\gray{d}~\pink{=}~\blue{ \dfrac{v_i^2}{10} }~~~}}[/tex] ✅
⠀
☔ Vamos agora converter nossa velocidade de km/h para m/s
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➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf 108 \cdot \dfrac{1000}{3.600} = 108 \cdot \dfrac{1}{3,6}$}}[/tex]
[tex]\large\blue{\text{$\sf = \dfrac{108}{3,6} $}}[/tex]
[tex]\large\blue{\text{$\sf = 30~[m/s] $}}[/tex]
⠀
☔ Com a nossa velocidade podemos agora encontrar a energia dissipada na frenagem
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➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf E_{at} = 5.000 \cdot \dfrac{30^2}{10} $}}[/tex]
[tex]\large\blue{\text{$\sf = 5.000 \cdot \dfrac{900}{10} $}}[/tex] ⠀
[tex]\large\blue{\text{$\sf = 5.000 \cdot 90 $}}[/tex]
[tex]\large\blue{\text{$\sf = 450~[KJ] $}}[/tex]
⠀
☔ Com o valor da distância (90 m) podemos agora encontrar o valor da desaceleração do carro através da Equação de Torricellii
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[tex]\Large\red{\boxed{\pink{\boxed{\begin{array}{rcl}&&\\&\orange{\sf v(t)^2 = v_0^2 + 2 \cdot a \cdot \Delta s}&\\&&\\\end{array}}}}}[/tex]
⠀
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf 0^2 = 30^2 - 2 \cdot a \cdot 90 $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf 0 = 900 - 180 \cdot a $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf a = \dfrac{900}{180} $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf a = 5~[m/s^2] $}}[/tex]
⠀
☔ Com a aceleração, por fim, sabemos o tempo que demorou para o carro frear completamente. Vejamos pela equação horária da velocidade
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➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf v = v_0 - a \cdot t $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf 0 = 108 - 5 \cdot t $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf t = \dfrac{108}{5} $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf t = 21,6~[s] $}}[/tex]
⠀
☔ Finalmente, a potência dos freios é a taxa de variação de variação da energia pela taxa de variação de tempo
⠀
[tex]\Large\red{\boxed{\pink{\boxed{\begin{array}{rcl}&&\\&\orange{\sf P = \dfrac{\Delta E}{\Delta t}}&\\&&\\\end{array}}}}}[/tex]
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➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf P = \dfrac{450.000}{21,6} $}}[/tex]
➡ [tex]\large\blue{\text{$\sf P = 20,8\overline{3}~[KW]$}}[/tex]
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[tex]\LARGE\green{\boxed{\rm~~~\red{B)}~\gray{P}~\pink{=}~\blue{ 20,8\overline{3}~[KW] }~~~}}[/tex] ✅
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[tex]\bf\large\red{\underline{\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad}}[/tex]☁
☕ [tex]\bf\Large\blue{Bons\ estudos.}[/tex]
([tex]\orange{D\acute{u}vidas\ nos\ coment\acute{a}rios}[/tex]) ☄
[tex]\bf\large\red{\underline{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \quad }}\LaTeX[/tex]✍
❄☃ [tex]\sf(\gray{+}~\red{cores}~\blue{com}~\pink{o}~\orange{App}~\green{Brainly})[/tex] ☘☀
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[tex]\gray{"Absque~sudore~et~labore~nullum~opus~perfectum~est."}[/tex]
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