Durante um vôo, um avião lança uma caixa presa a um pára-quedas. Imediatamente após o lançamento, o pára-quedas é aberto e uma força F, devida à resistência do ar, passa a atuar sobre o conjunto (caixa e pára-quedas). Observa-se que, após algum tempo, o conjunto passa a cair com velocidade constante. Com base nessas informações, assinale a alternativa INCORRETA. Escolha uma opção:
a. A resultante das forças é nula no momento em que o conjunto passa a cair com velocidade constante.
b. As forças que atuam no conjunto são o peso e a força de resistência do ar.
c. A resistência do ar diminui com o tempo, até se igualar ao peso.
d. O aumento da velocidade faz com que a resultante das forças diminua.
a. A resultante das forças é nula no momento em que o conjunto passa a cair com velocidade constante.
b. As forças que atuam no conjunto são o peso e a força de resistência do ar.
c. A resistência do ar diminui com o tempo, até se igualar ao peso.
d. O aumento da velocidade faz com que a resultante das forças diminua.
Passo 1
O enunciado descreve uma caixa que cai sob duas forças: o peso para baixo e a resistência do ar para cima, até atingir velocidade constante (velocidade terminal). O conteúdo é o equilíbrio de forças no movimento com resistência do ar, e vamos precisar usar que a força de resistência cresce com a velocidade do objeto até se igualar ao peso.
Passo 2
As únicas forças que atuam no conjunto são o peso
para baixo e a força de resistência do ar
para cima. Logo, a alternativa b está correta.
Passo 3
Quando o conjunto atinge velocidade constante
, a aceleração é zero. Pela segunda lei de Newton, isso implica que a força resultante é nula:
Portanto a alternativa a também está correta.
Passo 4
A resistência do ar
depende da velocidade e cresce à medida que a velocidade aumenta (tipicamente
). Assim, não faz sentido dizer que a resistência “diminui com o tempo” até igualar o peso; na realidade ela aumenta até atingir
. Logo, a alternativa c é a incorreta.
Passo 5
Conforme a velocidade cresce,
aumenta e o módulo da força resultante
diminui, o que confirma que a alternativa d está correta.
Resposta
c