Uma pessoa de deixa-se cair verticalmente de uma ponte amarrada a uma corda elástica de "bungee jumping" com de comprimento. Considere que a corda se esticará até de comprimento sob a ação do peso. Suponha que, em todo o trajeto, a pessoa toque continuamente uma vuvuzela, cuja frequência natural é de . Qual(is) é(são) a(s) distância(s) abaixo da ponte em que a pessoa se encontra para que um som de seja percebido por alguém parado sobre a ponte?
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Para uma frequência de $225 \ Hz$, pelo efeito dopler: $f = f_0 \dfrac{v \pm v_o}{v + v_e} \Rightarrow 225 = 235 \cdot \dfrac{340 + 0}{340 + v_e} \Rightarrow v_e = 15,11 \ m/s$, tal velocidade ocorrerá durante a queda livre e na desaceleração que ocorrerá quando a corda tiver mais de $16 \ m$Ou seja, por torricelli: $v^2 = v_0^2 + 2a\Delta x$ (queda livre) $$15,11^2 = 0 + 2 \cdot 10 \cdot \Delta x \Rightarrow \Delta x = 11,4 \ m$$
Para descobrir a outra posição (que envolve a corda) devemos encontrar sua constante elástica. Utilizando a informação de elongação máxima de $20 \ m$: $$mgh = \dfrac{kx^2}{2}$$Substituindo os valores e isolando $k$, encontramos $k = 2000 \ N/m$Por fim, devemos encontrar a posição no movimento com força elástica no qual a velocidade volta a ser $15,11$. $$mv_1^2/2 + mgh' = mv_2^2 /2 + kx^2/2 \Rightarrow 80 \cdot (8\sqrt 5)^2/2 + 80 \cdot 10 \cdot x = 80 \cdot 15,11^2/2 + 2000 \cdot x^2/2 \Rightarrow 100x^2 - 80x - 366,8 = 0$$A única raiz com sentido físico é $\approx 2,38$. Assim, $x_2 = 16 + 2,38 \approx 18,4 \ m$
$$Letra \ C$$