Um avião move-se horizontalmente com velocidade vA de módulo vA. Ao passar sobre uma torre, um objeto de massa m=100 kg cai, com velocidade inicial nula em relação ao avião. Justifique todas as suas respostas.
(a) Qual é a velocidade do objeto no instante em que ele cai do avião, em relação a um observador dentro do avião?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um avião que está voando na horizontal com uma certa velocidade, vA, de módulo vA. Quando o avião passa sobre uma torre, um objeto com massa de 100 kg é solto, começando com velocidade zero em relação ao avião. A pergunta é: Qual é a velocidade do objeto no instante em que ele cai do avião, em relação a um observador dentro do avião?
Para resolver isso, vamos precisar entender o conceito de velocidade relativa, que nos ajuda a comparar a velocidade de um objeto em relação a diferentes referenciais (no caso, o avião e o observador dentro dele).

Passo 2

Primeiro, vamos pensar no que significa o objeto ter “velocidade inicial nula em relação ao avião”. Isso quer dizer que, no exato momento em que o objeto é solto, ele está se movendo exatamente com a mesma velocidade do avião. Ou seja, não há diferença de velocidade entre o objeto e o avião naquele instante.

Passo 3

Agora, vamos considerar o ponto de vista do observador dentro do avião. Como o objeto foi solto com velocidade inicial nula em relação ao avião, para esse observador, no exato do momento em que o objeto é liberado, ele não está se movendo em relação a ele. Isso significa que, instantaneamente, a velocidade do objeto, vista do interior do avião, é zero.

Passo 4

Para formalizar isso, usamos a fórmula da velocidade relativa:
vobjeto/em relação ao observador = vobjeto - vavião çãã
No instante da queda, vobjeto = vaviãoã, então:
vobjeto/em relação ao observador = vA - vA = 0 çã

Resposta

A velocidade do objeto no instante em que ele cai do avião, em relação a um observador dentro do avião, é zero.

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