Salsicha, experimentando uma aula de paraquedismo, salta e, antes de abrir seu paraquedas, esquia no ar, caindo em direção ao solo a uma velocidade terminal de 120 mi / h .
a) Considerando que sua massa é de 70,0 kg, calcule a magnitude da potência associada à força de arrasto.
b) Após ele abrir seu paraquedas, sua velocidade terminal diminui para 24,0 km / h. Qual é a potência devida ao arrasto nessa condição.
c) Se fosse possível converter a energia dissipada devido ao arrasto no item a, considerando que Salsicha permaneceu na condição apresentada nesse item durante 2,00 min, por quanto tempo se poderiam manter ligadas cinco lâmpadas de 60,0 W?

Passo 1

Então, o enunciado diz que o Salsicha cai em velocidade terminal e a gente tem que calcular a potência associada à força de arrasto em duas situações diferentes (antes e depois de abrir o paraquedas) e, no final, ver quanto tempo dá pra ligar umas lâmpadas com a energia que ele dissipa no ar.
Conteúdo: dinâmica (força de arrasto em velocidade terminal), potência ( P=F,v), conversão de unidades e energia dissipada ( E=P,t).
O que a gente vai precisar:
  1. Saber que, em velocidade terminal, a força de arrasto Fdrag é igual ao peso mg.
  2. Converter velocidades de mi/h e km/h para m/s.
  3. Calcular potência P=F,v e depois energia E=P,t.
  4. Dividir essa energia por uma potência de lâmpadas para achar o tempo de funcionamento.

Passo 2

Parte (a): potência de arrasto na primeira fase
  1. Como ele está em velocidade terminal, Fdrag=mg.
  2. Converter v1=120 mi/h para m/s: 120 mihtimes1609 m1 mitimes1 h3600 sapprox53,6 m/s
    3) Peso: mg=70,0 kgtimes9,8 m/s^2=686 N.
    4) Potência:
    P1=Fdrag,v1=686 Ntimes53,6 m/sapprox3,67times10^4 W

Passo 3

Parte (b): potência de arrasto com o paraquedas aberto
  1. Velocidade v2=24,0 km/h em m/s: 24,0 km htimes1000 m1 kmtimes1 h3600 sapprox6,67 m/s
    2) A força de arrasto em terminal continua Fdrag=mg=686 N.
    3) Potência:
    P2=686 Ntimes6,67 m/sapprox4,58times10^3 W

Passo 4

Parte ©: tempo de lâmpadas a partir da energia dissipada em (a)
  1. Duração do salto sem paraquedas: t=2,00 min=120 s.
  2. Energia dissipada: E=P1,t=(3,67times10^4 W)times(120 s)approx4,40times10^6 J
    3) Se a gente ligar cinco lâmpadas de 60,0 W, a potência total é
    Ptotal=5times60,0 W=300 W
  3. Tempo de funcionamento: De
    ou seja, cerca de 4 h e 5 min.

Resposta

(a) P1approx3,67times10^4 W
(b) P2approx4,58times10^3 W
© Dá para manter 5 lâmpadas de 60 W acesas por cerca de 4,1 h (aprox. 4 h 5 min).

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