UEM 2012 (Inverno) — questão 30 de Física
Enunciado em texto
Observando o movimento de queda de uma gota de chuva, notamos que, após essa gota percorrer uma certa distância d, o módulo da força de resistência do ar e o da força peso possuem o mesmo valor. Considerando que somente essas duas forças atuam sobre a gota de chuva, que ambas têm a mesma direção e sentidos opostos, que a massa da gota de chuva e a aceleração gravitacional são constantes e que o movimento ocorre na direção vertical, assinale o que for correto.
(01) A função horária da posição da gota pode ser expressa por uma função quadrática, desde o início do movimento até o momento em que a gota atinge o solo.
(02) Essas duas forças que atuam sobre a gota não descrevem um par ação-reação como enunciado na terceira lei de Newton.
(04) Até a gota de chuva percorrer a distância d, tanto a força peso quanto a força de resistência do ar variam.
(08) A velocidade com que a gota atinge o solo é muito maior do que aquela que a gota possui logo após percorrer a distância d.
(16) O ângulo formado entre os vetores força peso e força de resistência do ar é de 180°.
(Enunciado: Vestibular UEM 2012 (Inverno) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: analisar a queda de uma gota que atinge a velocidade terminal depois de percorrer d.
Passo 1 — o movimento: no começo a resistência do ar é pequena e a gota acelera; a resistência cresce com a velocidade até igualar o peso (após d). Daí em diante a resultante é nula e a gota cai com velocidade constante (velocidade terminal).
(01) Falsa. Função horária quadrática exige aceleração constante. Até d a aceleração vai diminuindo (a resistência cresce); depois de d a velocidade é constante e a posição varia linearmente com o tempo.
(02) Verdadeira. As duas forças atuam no mesmo corpo (a gota). Um par ação-reação atua em corpos diferentes: a reação do peso é a força da gota sobre a Terra; a reação da resistência é a força da gota sobre o ar.
(04) Falsa. A massa e g são constantes, então o peso não varia. Só a resistência do ar varia (cresce com a velocidade).
(08) Falsa. Depois de d a resultante é nula: a velocidade não muda mais. A gota chega ao solo com a mesma velocidade que tinha logo após percorrer d.
(16) Verdadeira. Mesma direção (vertical) e sentidos opostos: os vetores formam 180°.
⚠️ A armadilha: a (02). Forças iguais e opostas não são, por isso, ação e reação. Ação e reação nunca atuam no mesmo corpo e, por isso, nunca se anulam.
A ideia em uma frase: quando a resistência do ar iguala o peso, a gota para de acelerar e cai com velocidade constante até o chão.
Resposta: soma 18 (02 + 16).
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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