PUC-RS 2014 — questão 1 de Física
Enunciado em texto
O gráfico mostra a velocidade instantânea de uma gota de chuva caindo verticalmente através da atmosfera. Analisando o gráfico, verifica-se que, após algum tempo de queda, a gota de chuva atinge uma velocidade constante, denominada velocidade terminal.
[Gráfico: velocidade (vertical) × tempo de queda (horizontal), sem valores numéricos. A velocidade parte de zero, cresce cada vez mais devagar e, a partir de certo instante, fica constante (curva horizontal).]
Considerando que as únicas forças que atuam sobre a gota, em qualquer ponto da sua trajetória, são a força peso (P), o empuxo exercido (E) e a força de atrito com o ar, também chamada de força de arrasto (A), a partir do instante em que a gota atinge a velocidade terminal, os módulos das forças atuantes sobre ela satisfazem a relação
(A) P = E
(B) P = A
(C) E = A
(D) P = E – A
(E) P = E + A
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2014 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: a relação entre peso, empuxo e arrasto quando a gota cai com velocidade constante.
Passo 1 — velocidade constante, resultante nula. Na velocidade terminal, a gota está em movimento retilíneo uniforme. Pela primeira lei de Newton, a força resultante é zero.
Passo 2 — os sentidos das forças. A gota desce. O peso aponta para baixo. O empuxo do ar aponta para cima. O arrasto se opõe ao movimento, então também aponta para cima. Para a resultante ser nula:
Por que não as outras: (A) e (B) esquecem uma das forças para cima; (C) compara duas forças de mesmo sentido; (D) põe o arrasto contra o empuxo, como se apontasse para baixo.
⚠️ A armadilha: marcar P = A (alternativa B), esquecendo o empuxo do ar, porque ele costuma ser desprezado. Aqui o enunciado manda considerá-lo.
A ideia em uma frase: velocidade terminal é resultante nula: o peso, para baixo, é equilibrado pela soma do empuxo com o arrasto, ambos para cima.
Resposta: alternativa E (P = E + A).
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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