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Um brinquedo consiste em um fole acoplado a um tubo plástico horizontal que se encaixa na traseira de um carrinho, inicialmente em repouso. Quando uma criança pisa no fole, comprimindo-o até o final, o ar expelido impulsiona o carrinho.
Considere que a massa do carrinho seja de 300 g, que o tempo necessário para que a criança comprima completamente o fole seja de 0,2 s e que ao final desse intervalo de tempo o carrinho adquira uma velocidade de 8 m/s. Admitindo desprezíveis todas as forças de resistência ao movimento do carrinho, o módulo da força média F med aplicada pelo ar expelido pelo tubo sobre o carrinho, nesse intervalo de tempo, é igual a
- A) 10 N.
- B) 14 N.
- C) 12 N.
- D) 8 N.
- E) 16 N.
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Resposta:
A alternativa correta é letra C
Admitindo que são desprezíveis todas as forças de resistência ao movimento do carrinho, podemos dizer que a força aplicada no fole vai agir integralmente para movimentar o carrinho, sendo assim, a força aplicada diretamente ao carrinho é igual ao módulo da força média aplicada pelo ar expelido pelo tubo sobre o carrinho. Lembrando que força é igual a taxa de variação do momento com respeito ao tempo, temos
= Δp/Δt = (pf - pi)/Δt
Lembrando que p = mv, temos:
= (mcarrinhovfinal - mcarrinhovinicial)/Δt
Mas, a velocidade inical do carrinho é 0. Logo,
= (mcarrinhovfinal)/Δt = (0,3 kg * 8 m/s)/(0,2 s) = 12 N
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