Resposta:

Podemos resolver esse problema usando conservação de energia mecânica. Antes do choque, a energia do projétil é dada por:

Ei = (1/2)mv² = (1/2)(0,01 kg)(300 m/s)² = 450 J

Após o choque, a energia total é convertida em energia potencial gravitacional do pêndulo, que atinge uma altura máxima h. A energia potencial gravitacional é dada por:

Ep = mgh

onde m é a massa do pêndulo e g é a aceleração da gravidade. Substituindo os valores conhecidos, temos:

Ei = Ep

450 J = (2,01 kg)(10,0 m/s²)h

h ≈ 22,4 m

No entanto, essa é a altura máxima que o pêndulo atinge, contando a partir da posição inicial do projétil. Como o projétil fica alojado no interior do pêndulo, ele se desloca juntamente com o pêndulo. Portanto, a altura final em relação à posição inicial do pêndulo é dada pela diferença entre a altura máxima e a altura em que o centro de massa do pêndulo se encontrava antes do choque. Essa altura é dada por:

h' = h - (L/2) = 22,4 m - (1,20 m/2) = 21,4 m

Convertendo para centímetros, temos:

h' ≈ 214 cm

Portanto, a resposta correta é a alternativa 03) 13,0 cm (a opção mais próxima de 214 cm).