F1 · Aulas 25–29

Lançamento oblíquo no vácuo

Movimento vertical

MUV com $a=-g$: $v_y=v_0\operatorname{sen}\theta-gt$. No ponto mais alto, $v_y=0$ — mas a velocidade total não é nula. Altura máxima $H=\frac{v_0^{2}\operatorname{sen}^{2}\theta}{2g}$, e o tempo de subida iguala o de descida.

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No lançamento oblíquo, o movimento vertical é um MUV independente do horizontal, e é justamente essa independência que o vestibular mais cobra: enquanto a componente horizontal mantém velocidade constante, a vertical sofre ação exclusiva da gravidade, com $a=-g$. O ponto-chave é decompor o vetor velocidade inicial: $v_{0x}=v_0\cos\theta$ e $v_{0y}=v_0\operatorname{sen}\theta$. Na subida, o corpo desacelera porque $v_y$ e $g$ têm sentidos opostos; na descida, $v_y$ cresce negativamente.

Movimento horizontal

MU, pois não há força horizontal no vácuo: $v_x=v_0\cos\theta$ constante e $x=v_xt$. É por isso que um corpo abandonado e outro lançado horizontalmente da mesma altura tocam o solo juntos — clássico de prova.

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No vácuo, a única força que age sobre o projétil é o peso, vertical e para baixo; logo, não existe aceleração horizontal e a componente $v_x$ permanece inalterada em módulo, direção e sentido durante toda a trajetória. Isso significa que o movimento horizontal é um movimento uniforme regido por $x=x_0+v_xt$, com $v_x=v_0\cos\theta$ — e não apenas no trecho de subida ou descida, mas do disparo ao impacto. O ponto que mais derruba alunos é confundir a constância de $v_x$ com a constância da velocidade vetorial: a velocidade resultante muda a cada instante, pois $v_y$ varia linearmente com o tempo, mas a “sombra” horizontal do movimento ignora completamente a queda.

Composição dos movimentos vertical e horizontal

A trajetória resultante é uma parábola. Alcance $A=\frac{v_0^{2}\operatorname{sen}2\theta}{g}$, máximo em $\theta=45°$; ângulos complementares (30° e 60°) dão o mesmo alcance. O tempo total é o dobro do tempo de subida.

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A chave do lançamento oblíquo no vácuo é perceber que se trata de dois movimentos independentes que ocorrem ao mesmo tempo: na horizontal, um movimento uniforme com velocidade constante $v_{0x}=v_0\cos\theta$, pois não há aceleração nessa direção no vácuo; na vertical, um movimento uniformemente variado com aceleração $g$ para baixo, regido por $v_{0y}=v_0\,\text{sen}\,\theta$ e pelas equações usuais do MUV. Esses movimentos não se perturbam mutuamente, o que é o princípio da composição de movimentos — cada um evolui como se o outro não existisse. O que os conecta é a variável tempo: o instante em que o projétil atinge certa altura é o mesmo em que percorreu determinada distância horizontal, e é justamente essa ligação que gera a parábola como trajetória resultante.

No ponto mais alto, a componente vertical se anula ($v_y=0$), mas a horizontal permanece intacta, igual a $v_0\cos\theta$, detalhe que muitos alunos esquecem. Para ilustrar, tome $v_0=20\ \text{m/s}$, $\theta=30°$ e $g=10\ \text{m/s}^2$: então $v_{0x}=20\cos30°\approx17,3\ \text{m/s}$ e $v_{0y}=20\,\text{sen}\,30°=10\ \text{m/s}$. O tempo de subida é $t_s=v_{0y}/g=1\ \text{s}$ e o total, $2\ \text{s}$. O alcance vale $A=v_{0x}\cdot 2t_s\approx17,3\cdot 2=34,6\ \text{m}$, confirmando que ângulos complementares, como 30° e 60°, produzem o mesmo alcance.

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  • Lançamento oblíquo — trajetória

    Parábola com v₀ e θ. Alcance A = v₀² sen 2θ / g é máximo em 45°; ângulos complementares (30° e 60°) dão o mesmo alcance.