1. Como funciona um pára-quedas?

Passo 1

O enunciado pergunta “Como funciona um pára-quedas?”. O conteúdo envolve mecânica dos fluidos e dinâmica de queda livre: vamos precisar entender as duas forças principais que atuam no saltador ou na carga — o peso e a força de arrasto — e como o equilíbrio entre elas determina uma velocidade de descida segura.

Passo 2

A resistência do ar (força de arrasto) faz o papel de freio aerodinâmico e aponta para cima, contrária ao movimento. Para velocidades moderadas, modelamos essa força por
Fd = tfrac12,Cd,rho,A,v^2,
onde
Cd é o coeficiente de arrasto (depende do formato);
rho é a densidade do ar;
A é a área projetada do pára-quedas aberta;
v é a velocidade de queda.

Passo 3

O peso do saltador (ou da carga) é a força gravitacional para baixo:
P = m,g,
com m massa total e g aceleração da gravidade.

Passo 4

Assim que o pára-quedas se abre, A aumenta muito, elevando Fd. A desaceleração ocorre até que as duas forças se equilibrem (aceleração líquida zero). Na situação de regime (velocidade terminal vt), tem-se
Fd = P Longrightarrow tfrac12,Cd,rho,A,vt^2 = m,g
e daí
vt = raiz2,m,gCd,rho,A

Passo 5

Logo após a abertura, o pára-quedas passa por uma desaceleração rápida pois Fd salta de um valor pequeno para um valor muito maior que o peso. À medida que v diminui, Fd também diminui até se igualar a m,g, estabelecendo a descida a uma velocidade constante e segura.

Resposta

Um pára-quedas funciona aumentando abruptamente a área A exposta ao ar, o que eleva a força de arrasto Fd até equilibrá-la com o peso m,g. Esse equilíbrio gera uma velocidade terminal vt=raiz2mg/(Cdrho A), reduzindo a velocidade de queda a um valor seguro.

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