PUC-Rio 2023 (Grupo 3) — questão 14 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a velocidade horizontal do lançamento.

Passo 1 — o tempo de queda. Na vertical, a pedra parte com velocidade vertical nula e cai em queda livre:

$$h = \frac{g\,t^2}{2} \Rightarrow 45 = 5\,t^2$$

$$t = 3{,}0\ \text{s}$$

Passo 2 — a velocidade horizontal. Na horizontal, o movimento é uniforme durante esses 3,0 s:

$$v_0 = \frac{11{,}4}{3{,}0} = 3{,}8\ \text{m/s}$$

⚠️ A armadilha: esquecer o 2 de $h = gt^2/2$: daria $t = \sqrt{4{,}5} \approx 2{,}1$ s e $v_0 \approx 5{,}4$ m/s, perto da alternativa C. Outro erro é dividir a distância pelo tempo errado; o tempo de voo é sempre o da queda vertical.

A ideia em uma frase: a altura dá o tempo de queda; o alcance dividido por esse tempo dá a velocidade horizontal.

Resposta: alternativa A (3,8 m/s).