Exercícios Resolvidos de Força de Arraste e Velocidade Terminal

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Enunciado

Uma esfera de aço é solta em uma cuba com óleo. A força de arraste nesse caso tem a forma F A = b c , onde c é a velocidade da esfera. Qual deve ser a velocidade terminal da partícula?

A. m g

B. m g / b

C. m g b

D. m g b

E. nenhuma das anteriores

Passo 1

Velocidade terminal da esfera, como assim?

Bom, tá vendo que a força de arraste F A vai aumentando conforme a velocidade da esfera ( c ) vai aumentando?

F A = b c

Então, inicialmente, não há nenhuma força de resistência e a esfera vai acelerando com a ação da força peso P → :

Mas, a medida que a velocidade da esfera vai aumentando, a força de arraste contra o movimento começa a aparecer e vai aumentando:

Em uma dada velocidade, que chamamos de velocidade terminal, a força de arraste F A vai ser suficiente para equilibrar a força peso P → :

Assim, teremos que a força resultante sobre a partícula é zero. Consequentemente, não há mais aceleração sobre a esfera e sua velocidade permanece constante (velocidade terminal).

Passo 2

Assim, vamos usar exatamente a ideia do equilíbrio de forças para resolver essa questão.

F R = 0

P - F A = 0

m g - b c = 0

Isolando a velocidade c , temos:

b c = m g

c = m g b

Essa será a velocidade terminal da esfera.

Ficamos com a letra B.

Resposta

Letra (B)

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