Fundação Universidade de Brasília 2023

A figura seguinte ilustra uma locomotiva em miniatura que se desloca em movimento retilíneo uniforme com velocidade V_x. Lançando-se, obliquamente, uma bola com velocidade inicial igual a V_y = 300 cm/s, o desafio é controlar a velocidade horizontal do trem de forma que a bola possa ser capturada pelo trem após ele ter atravessado o túnel e ter percorrido a distância L = 30 cm.

Considerando que, nessa situação hipotética, a aceleração da gravidade seja igual a 9,8 m/s², que não existam forças dissipativas no movimento da bola e que, com relação ao movimento da bola, P seja o ponto de lançamento da bola e a origem do sistema de coordenadas, julgue os próximos itens.

O tempo gasto pelo trem para percorrer a distância L é igual ao tempo gasto no movimento de subida e decida da bola.