Q3.13 As gotas da chuva vistas pelo vidro lateral de um carro em movimento caem em uma direção diagonal, mesmo sem a ação do vento. Por quê? A explicação é a mesma ou diferente para a diagonal que se vê no para-brisa?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, sem vento, gotas vistas pelo vidro lateral de um carro em movimento parecem cair em direção diagonal e se a mesma explicação vale para o traço diagonal que aparece no para-brisa. Para responder vamos usar:
- o conceito de velocidade relativa entre chuva e carro (para o vidro lateral)
- o conceito de plano inclinado e projeção do peso (para o para-brisa)
Passo 2
No referencial do carro tomamos:
– eixo horizontal, sentido do deslocamento do carro;
– eixo vertical, para cima.
A chuva cai verticalmente com (para baixo). O carro se move com
.
No carro, a velocidade da gota é
– eixo
– eixo
A chuva cai verticalmente com
No carro, a velocidade da gota é
Como o vidro lateral é um plano vertical, a gota desliza exatamente na direção de
, formando um traço cuja inclinação em relação à horizontal vale
Passo 3
No para-brisa o vidro está inclinado e, ao grudar, a gota logo perde o componente horizontal de sua velocidade inicial. A força que faz a gota escorregar é o peso
. O movimento se dá na direção de maior declive do plano, ou seja, segundo o componente de
paralelo ao vidro:
onde
é a normal ao para-brisa. Esse vetor define a direção do traço no vidro, agora determinado só pelo ângulo de inclinação do para-brisa, e não pela velocidade do carro.
Resposta
A explicação é diferente:
– Vidro lateral: traço diagonal aparece por soma vetorial da velocidade vertical da chuva e da velocidade horizontal do carro (velocidade relativa).
– Para-brisa: traço diagonal aparece porque a gota desliza sob ação do peso projetado no plano inclinado do vidro, independentemente da velocidade do carro.
– Vidro lateral: traço diagonal aparece por soma vetorial da velocidade vertical da chuva e da velocidade horizontal do carro (velocidade relativa).
– Para-brisa: traço diagonal aparece porque a gota desliza sob ação do peso projetado no plano inclinado do vidro, independentemente da velocidade do carro.