Um paraquedista de massa
salta de uma aeronave que se movimenta lentamente e atinge velocidade terminal de
. Qual é a força de arrasto sobre o paraquedista quando a velocidade é ©
?
Passo 1
Vamos resolver um problema de física que envolve forças atuando sobre um paraquedista. O enunciado diz que um paraquedista de massa
salta de uma aeronave e atinge uma velocidade terminal de
. Precisamos descobrir qual é a força de arrasto (ou resistência do ar) sobre ele quando a sua velocidade é
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de força gravitacional e força de arrasto.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a velocidade terminal. Essa é a velocidade na qual a força de resistência do ar iguala a força gravitacional, fazendo com que o paraquedista pare de acelerar e continue descendo a uma velocidade constante.
A força gravitacional (
) é calculada pela fórmula:
onde:
-
é a massa ( ) -
é a aceleração devido à gravidade ( )
Passo 3
Calculando a força gravitacional:
Passo 4
Na velocidade terminal, a força de arrasto (
) é igual à força gravitacional. Portanto, quando o paraquedista está descendo a
, a força de arrasto também é
.
Passo 5
Agora, queremos saber qual é a força de arrasto quando a velocidade é
. A força de arrasto geralmente depende da velocidade de uma maneira que pode ser descrita por:
onde:
-
é uma constante que depende das características do paraquedista e do ar -
é a velocidade
Passo 6
Sabemos que na velocidade terminal (
), a força de arrasto é
. Podemos usar isso para encontrar a constante
:
Passo 7
Com a constante
determinada, podemos agora calcular a força de arrasto na velocidade de
:
Resposta
A força de arrasto sobre o paraquedista quando a velocidade é
é de aproximadamente
.