Enunciado
Cálculo - Boyce - Equações Diferenciais - Ed: 10º - Capítulo 2.3 - Ex. 27b
27. Um corpo caindo em um fluido relativamente denso, óleo, por exemplo, está sob a ação de trêsforças (veja a Figura 2.3.5): uma força de resistência R, um empuxo B e seu peso w devido àgravidade. O empuxo é igual ao peso do fluido deslocado pelo objeto. Para um corpo esféricode raio a se movimentando lentamente, a força de resistência é dada pela lei de Stokes, R =6πμa|υ|, em que υ é a velocidade do corpo e μ é o coeficiente de viscosidade do fluido.7(a) Encontre a velocidade limite de uma esfera sólida de raio a e densidade ρ caindolivremente em um meio de densidade ρ′ e coeficiente de viscosidade μ.(b) Em 1910, R. A. Millikan8 estudou o movimento de gotículas de óleo caindo em um campo elétrico. Um campo de intensidade E exerce uma força Ee em uma gotícula com carga e.Suponha que E foi ajustado de modo que a gotícula é mantida estacionária (υ = 0) e que w e Bsão dados como acima. Encontre uma expressão para e. Millikan repetiu esse experimentomuitas vezes e, a partir dos dados coletados, deduziu a carga de um elétron.
FIGURA 2.3.5 Um corpo caindo em um fluido denso.
Passo 1
Para resolver essa questão é sempre bom olhar pra o diagrama de forças
Assim podemos escrever que a força resultante é a soma das outras
Se queremos a velocidade limite, logo a força resultante é nula ou seja
Passo 2
Vamos usar os dados de contorno do nosso sistema
Assim nossa função fica
Se a velocidade do corpo é igual a zero , logo podemos anular a força de arrasto
Terminamos por aqui. Te vejo na próxima resolução
: )