Durante a subida a velocidade do corpo está contra o sentido da gravidade, de forma que a aceleração será -g. Assim, aplicando a equação do MRUV para velocidade:
v=vo-gt
0=20-10t
10t=20
t=2s
Que é o tempo de subida (consideramos que ao atingir a altura máxima a velocidade se anula e a bola começa a cair). Agora, na descida, utilizamos a conversão energia, temos a conversão de energia gravitacional em cinética e gravitacional no ponto de 35m. Assim:
EpA=EpB+EcB
mgH=mgh+½mv²
10×45=10×35+½v²
450-350=½v²
100=½v²
v=10✓2 m/s
Que é a velocidade no ponto de 35m, agora aplicamos a mesma fórmula inicial para encontrar o tempo da altura máxima até o ponto de 35m na descida. Como na altura máxima a velocidade se anula, nossa velocidade inicial é 0 e como no ponto de 35m a velocidade é 10✓2, nossa velocidade final é 10✓2. Logo:
v=vo+gt
10✓2=0+10t
10t=10✓2
t=✓2s
Então o tempo para subir é 2s e o tempo para atingir o ponto de 35m na descida é ✓2. Assim o tempo total é t=2+✓2.
OBS: Os 45m é a altura máxima, que achamos substituindo o valor do tempo para atingir a altura máxima a equação horária do MRUV:
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Explicação passo-a-passo:
Durante a subida a velocidade do corpo está contra o sentido da gravidade, de forma que a aceleração será -g. Assim, aplicando a equação do MRUV para velocidade:
v=vo-gt
0=20-10t
10t=20
t=2s
Que é o tempo de subida (consideramos que ao atingir a altura máxima a velocidade se anula e a bola começa a cair). Agora, na descida, utilizamos a conversão energia, temos a conversão de energia gravitacional em cinética e gravitacional no ponto de 35m. Assim:
EpA=EpB+EcB
mgH=mgh+½mv²
10×45=10×35+½v²
450-350=½v²
100=½v²
v=10✓2 m/s
Que é a velocidade no ponto de 35m, agora aplicamos a mesma fórmula inicial para encontrar o tempo da altura máxima até o ponto de 35m na descida. Como na altura máxima a velocidade se anula, nossa velocidade inicial é 0 e como no ponto de 35m a velocidade é 10✓2, nossa velocidade final é 10✓2. Logo:
v=vo+gt
10✓2=0+10t
10t=10✓2
t=✓2s
Então o tempo para subir é 2s e o tempo para atingir o ponto de 35m na descida é ✓2. Assim o tempo total é t=2+✓2.
OBS: Os 45m é a altura máxima, que achamos substituindo o valor do tempo para atingir a altura máxima a equação horária do MRUV:
y=yo+vot-½gt²
y=25+20×2-½×10×2²
y=65-20
y=45m