PUC-Campinas 2004 — questão 23 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a direção da força total que o ar faz na asa delta quando ela voa em linha reta, na horizontal, com velocidade constante.

Passo 1 — velocidade constante em linha reta. Pela primeira lei de Newton (inércia), se o vetor velocidade não muda, a força resultante sobre o conjunto é nula.

Passo 2 — quem age na asa delta. Só duas coisas interagem com ela: a Terra (o peso, vertical para baixo) e o ar (uma força de contato, que junta sustentação e resistência). A asa delta não tem motor, então não há outra força puxando para a frente.

Passo 3 — a força do ar. Para a resultante ser zero, a força total do ar tem de cancelar o peso: mesmo módulo, mesma direção e sentido oposto. Logo, ela é vertical para cima:

$$\vec{F}_{\text{ar}} + \vec{P} = \vec{0}$$

$$\vec{F}_{\text{ar}} = -\vec{P}$$

Por que não as outras: B, C, D e E dão à força do ar uma componente horizontal; como nenhuma outra força tem componente horizontal para equilibrá-la, a asa delta aceleraria ou frearia, e a velocidade não seria constante.

⚠️ A armadilha: achar que, para continuar andando para a frente, precisa de uma força para a frente (alternativa B ou D). Isso é a ideia aristotélica: na física de Newton, manter velocidade constante não exige força resultante nenhuma.

Atenção: na prática, uma asa delta sem motor perde altura aos poucos (plana descendo). O enunciado pede um trecho idealizado de voo horizontal com velocidade constante, e nesse caso a força do ar tem de ser exatamente vertical.

A ideia em uma frase: velocidade constante significa resultante nula; se só o ar e o peso agem, a força do ar aponta para cima e vale o peso.

Resposta: alternativa A (para cima).