Questão conceitual
Uma bola é arremessada para cima, no ar, com uma velocidade maior que a velocidade terminal, e cai no mesmo ponto de onde foi lançada. Durante o movimento, a força de atrito com o ar foi maior
(a) logo depois do lançamento.
(b) na metade da subida.
© no ponto mais alto da trajetória.
(d) na metade da descida.
(e) no final da queda.
Uma bola é arremessada para cima, no ar, com uma velocidade maior que a velocidade terminal, e cai no mesmo ponto de onde foi lançada. Durante o movimento, a força de atrito com o ar foi maior
(a) logo depois do lançamento.
(b) na metade da subida.
© no ponto mais alto da trajetória.
(d) na metade da descida.
(e) no final da queda.
Passo 1
Beleza, temos uma bola lançada pra cima com velocidade inicial maior que a velocidade terminal e que acaba caindo de novo no mesmo ponto. A ideia aqui é entender como a força de atrito do ar (ou resistência do ar) varia ao longo da subida e da descida. O conteúdo é dinâmica com arrasto, e vamos usar a equação da força de arrasto proporcional ao quadrado da velocidade:
e lembrar que a velocidade terminal
ocorre quando
Passo 2
Primeiro, o que é essa tal de força de arrasto? É uma força que sempre aponta contra o movimento e cujo módulo cresce com o quadrado da velocidade. Ou seja, quanto mais rápido o objeto se move, maior é
.
Passo 3
No lançamento, a bola sai com velocidade inicial
. Como foi dito,
. Logo, o valor de
logo depois do lançamento é o maior de toda a trajetória (porque na subida ela só vai desacelerar até parar, e na descida ela nunca ultrapassa
, que é menor que
).
Passo 4
Como
depende de
, a força de atrito do ar será máxima justamente quando
é máxima. Nós vimos que o maior
ocorre logo depois de sair da mão, no instante inicial.
Resposta
Letra (a): logo depois do lançamento.