Uma bazuca de batata dispara horizontalmente batatas por um cilindro semiaberto de área transversal 𝐴. Quando a arma é disparadas, um pedaço de batata está em repouso em uma extremidade do cilindro e o volume entre a extremidade livre e a batata é 𝑉₀ e a pressão do gás neste volume é 𝑃₀. A pressão atmosférica local é 𝑃ₐₜₘ, com 𝑃₀ > 𝑃ₐₜₘ. O gás no cilindro é diatômico. A batata se move no cilindro com rapidez suficiente para que nenhum calor seja transferido para o gás. Além disso, considere que o atrito entre a batata e o canhão é insignificante e nenhum gás vaza ao redor da batata.
Os parâmetros 𝑃₀, 𝑃ₐₜₘ, 𝑉₀ e 𝐴 são bem fixados, mas o comprimento 𝐿 do canhão pode ser variável.
a) Qual a energia cinética máxima 𝐸ₘₐₓ com que a batata deixa o canhão? Expresse sua resposta em função de 𝑃₀, 𝑃ₐₜₘ e 𝑉₀.
b) Qual o comprimento 𝐿 no caso do item a)? Expresse sua resposta em termos de 𝑃₀, 𝑃ₐₜₘ, 𝑉₀ e 𝐴.