UEM 2020 (Conhecimentos Específicos) — questão 33 de Física

Enunciado em texto
Dois objetos esféricos de alumínio, igualmente polidos, são utilizados em um experimento de queda livre. Ambos (objetos 1 e 2) têm peso igual a 10N. Esses objetos são abandonados simultaneamente a partir do repouso, de um ponto suficientemente alto, e caem verticalmente até tocar o solo. Suponha que , em que é o módulo da força de resistência do ar sobre um objeto (em N) e é o módulo da velocidade desse objeto (em m/s). A constante assume valores diferentes para cada objeto: para o objeto 1 e para o objeto 2. Na precisão das medidas desse experimento, verifica-se que esses objetos atingem uma velocidade limite (constante) na parte final da sua trajetória vertical. Essas velocidades são medidas, obtendo-se 20m/s para o objeto 1 e 25m/s para o objeto 2. Sobre esse sistema, assinale o que for correto.
(01) A unidade de no Sistema Internacional é kg/s.
(02) .
(04) Numericamente, .
(08) O objeto 1 deve ser maior que o objeto 2.
(16) No regime de velocidade limite, a força resultante sobre o objeto 2 é maior que a força resultante sobre o objeto 1.
(Enunciado: Vestibular UEM 2020, Conhecimentos Específicos — 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: usar a condição de velocidade limite (resistência igual ao peso) para achar e .
Passo 1 — velocidade limite: a resultante é nula, N:
(01) Falsa. A unidade de é a de força dividida por velocidade ao quadrado:
Seria kg/s se a resistência fosse proporcional a , não a .
(02) Verdadeira. .
(04) Verdadeira. (em kg/m).
(08) Verdadeira. Mesmo material, mesmo polimento e mesma forma: a diferença em só pode vir do tamanho, já que cresce com a área da seção transversal. Como , o objeto 1 é maior. (Com o mesmo peso e o mesmo material, isso exige que ao menos um deles seja oco.)
(16) Falsa. Na velocidade limite a velocidade é constante, então a resultante é zero nos dois objetos.
⚠️ A armadilha: achar que o objeto mais rápido (2) tem “mais força”. Velocidade constante significa resultante nula, para qualquer valor de velocidade.
A ideia em uma frase: na velocidade limite, a resistência iguala o peso: c·v² = P, e quem tem c maior (maior área) cai mais devagar.
Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).
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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