Einstein 2023 (Enfermagem, 2º semestre) — questão 37 de Física

Gabarito ADinâmica — resistência do ar e velocidade terminal do paraquedistaEnfermagem · 2º semestre · Prova de Conhecimentos Gerais

Enunciado da questão 37 de Física do Einstein 2023 (Enfermagem, 2º semestre) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

Em um salto com abertura retardada do paraquedas, um paraquedista, ao saltar de um avião no instante t $_{0}$ , passa a ser submetido a duas forças verticais e cai inicialmente com movimento acelerado, uma vez que seu peso P é maior que a componente vertical da força de resistência do ar. A intensidade dessa componente aumenta gradativamente com o aumento da velocidade vertical do paraquedista, de modo que, em determinado instante t $_{L}$ , a intensidade da componente vertical da força de resistência do ar se torna igual ao valor do peso do paraquedista, que passa a cair com velocidade vertical constante até a abertura do paraquedas.

O gráfico que representa a intensidade da componente vertical da força de resistência do ar, R $_{AR}$ , ao longo dessa queda, em função do tempo, é:

(A) [Gráfico: R $_{AR}$ no eixo vertical (marcas 0 e P) e t no horizontal (marcas t $_{0}$ e t $_{L}$ ). A curva parte de 0 em t $_{0}$ , sobe cada vez mais devagar (côncava para baixo) até atingir P em t $_{L}$ e, depois de t $_{L}$ , segue horizontal no valor P.]

(B) [Gráfico: mesmos eixos. A curva parte de 0 em t $_{0}$ , sobe cada vez mais devagar até P em t $_{L}$ , cai verticalmente para 0 em t $_{L}$ e depois segue horizontal em 0.]

(C) [Gráfico: mesmos eixos. Uma reta sobe de 0 em t $_{0}$ até P em t $_{L}$ e, depois de t $_{L}$ , outra reta desce de P até 0.]

(D) [Gráfico: mesmos eixos. A curva parte de P em t $_{0}$ , desce cada vez mais devagar (côncava para cima) até 0 em t $_{L}$ e depois segue horizontal em 0.]

(E) [Gráfico: mesmos eixos. A curva parte de P em t $_{0}$ , desce cada vez mais devagar até 0 em t $_{L}$ e, depois de t $_{L}$ , volta a subir, curvando para cima.]

(Enunciado e figura: Vestibular Einstein 2023 (Enfermagem, 2º semestre), Prova de Conhecimentos Gerais — Einstein/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o gráfico da força de resistência do ar (componente vertical) ao longo do tempo, do salto até a abertura do paraquedas.

Passo 1 — o começo. No instante do salto, $t_0$ , a velocidade vertical do paraquedista é zero (ele acabou de deixar o avião). Como a resistência do ar cresce com a velocidade, ela começa em zero. Isso já elimina (D) e (E), que começam em P.

Passo 2 — até $t_L$ . Pela segunda lei de Newton, com o peso para baixo e a resistência para cima:

$m\,a = P - R_{AR}$

Enquanto $R_{AR} < P$ , a aceleração é para baixo e a velocidade aumenta, e com ela a resistência. Mas, quanto mais $R_{AR}$ se aproxima de P, menor a força resultante, menor a aceleração e mais devagar a velocidade (e portanto $R_{AR}$ ) cresce. Por isso a curva sobe rápido no início e vai “achatando” ao chegar em P: côncava para baixo.

Passo 3 — depois de $t_L$ . Em $t_L$ , $R_{AR} = P$ : a resultante é nula, a aceleração é zero e o paraquedista cai com velocidade constante (a velocidade terminal). Velocidade constante significa resistência constante, então $R_{AR}$ fica parada em P até a abertura do paraquedas: um trecho horizontal no valor P.

Por que não as outras: (B) zera a resistência em $t_L$ , mas ele continua caindo a dezenas de metros por segundo, e o ar continua freando; se a resistência sumisse, ele voltaria a acelerar. (C) faz a resistência despencar depois de $t_L$ , o que também quebraria a velocidade constante. (D) e (E) começam com resistência igual a P, como se ele já saltasse na velocidade terminal.

⚠️ A armadilha: confundir o gráfico da resistência com o da força resultante ou da aceleração. A resultante $P - R_{AR}$ começa em P e cai até 0 em $t_L$ , ficando nula depois: esse é o formato da alternativa D. Ela descreve bem a resultante, mas não a resistência do ar.

A ideia em uma frase: a resistência do ar cresce com a velocidade até igualar o peso; daí em diante a velocidade é constante e a resistência fica parada no valor P.

Resposta: alternativa A (sobe de 0 até P e fica constante em P).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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Einstein 2023 (Enfermagem, 2º semestre) — questão 37 de Física

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