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.
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
onde
– é a componente vertical para baixo (queda livre),
– é a componente horizontal (deslocamento pelo vento).
–
–
Passo 3
A direção de
forma um ângulo
em relação à vertical, dado por
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
. 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.