Responda as seguintes perguntas:
Durante uma chuva com vento forte, qual grandeza física é determinante para escolher a melhor angulação do guarda-chuva? Justifique sua resposta.

Passo 1

O enunciado pergunta qual grandeza física manda na escolha da inclinação do guarda-chuva quando há vento forte junto com a chuva. Aqui o conteúdo principal é cinemática vetorial: precisamos entender que as gotas têm uma velocidade resultante, combinação da queda livre (vertical) com o vento (horizontal).

Passo 2

Cada gota, em relação a você e ao guarda-chuva, tem um vetor velocidade
\vec v_{\rm rel} = \vec v_{\rm chuva} + \vec v_{\rm vento}\,,
onde
\vec v_{\rm chuva} é a componente vertical para baixo (queda livre),
\vec v_{\rm vento} é a componente horizontal (deslocamento pelo vento).

Passo 3

A direção de \vec v_{\rm rel} forma um ângulo \theta em relação à vertical, dado por
\theta = \arctan\!\bigl(\tfrac{v_{\rm vento}}{v_{\rm chuva}}\bigr)\,.
Para que o guarda-chuva interrompa o máximo de gotas, sua superfície deve ser orientada de modo que o vetor normal ao toldo fique alinhado com \vec v_{\rm rel}. Assim as gotas escorrem pela capa em vez de bater de frente e respingar.

Passo 4

Isso mostra que a grandeza física determinante não é só a rapidez da chuva nem só a do vento, mas sim o vetor velocidade resultante das gotas, ou, equivalentemente, o ângulo de incidência desse vetor sobre o guarda-chuva.

Resposta

A grandeza física é a velocidade vetorial resultante das gotas de chuva (soma da velocidade de queda livre com a velocidade do vento), pois a melhor inclinação do guarda-chuva é aquela que alinha seu normal à direção desse vetor, minimizando o impacto das gotas.

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