As gotas de água da chuva caem verticalmente com velocidade de
. Um automóvel percorre uma estrada retilínea com uma velocidade de
. Determine o módulo, a direção e o sentido da velocidade das gotas de água em relação a um observador situado dentro deste automóvel. Faça o diagrama vetorial claramente.
Passo 1
O enunciado pede a velocidade aparente das gotas de chuva num referencial em movimento (o carro). O conteúdo principal é cinemática vetorial e velocidade relativa entre referenciais. Vamos usar a relação
Passo 2
Escolhemos um sistema de eixos com
horizontal no sentido do movimento do carro e
vertical para cima. No referencial do solo, a velocidade das gotas é
e a velocidade do carro é
Passo 3
Aplicando a definição de velocidade relativa, obtemos
Passo 4
O módulo de
é
Passo 5
A direção pode ser dada pelo ângulo
que o vetor forma com a vertical. Como
o vetor aponta para baixo e para trás do carro, formando
com a vertical.
Passo 6
Diagrama vetorial no mesmo sistema de eixos:
— Desenhe para baixo.
— Desenhe para a direita.
— A diferença sai da origem em direção ao quadrante inferior esquerdo, inclinada
da vertical.
— Desenhe
— Desenhe
— A diferença
Resposta
O observador dentro do carro vê as gotas com módulo de aproximadamente
, caindo inclinadas
em relação à vertical, no sentido para baixo e para trás (oposto ao movimento do carro).