Um avião voa com uma velocidade de
em relação ao ar. O vento sopra a
na direção nordeste e exatamente
a nordeste. (a) Em que direção o avião deve ser orientado de forma a voar para o Norte? (b) Qual é a velocidade do avião em relação ao solo?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um avião que tem uma certa velocidade em relação ao ar e o vento está soprando em uma direção específica. A gente vai usar conceitos de vetores para resolver isso. Precisamos entender como a velocidade do avião e a do vento se combinam para determinar a direção que o avião deve seguir para voar exatamente para o norte e também descobrir a velocidade resultante em relação ao solo.
Passo 2
Primeiro, vamos desenhar um diagrama para visualizar os vetores. O avião tem uma velocidade de
em relação ao ar, e o vento tem uma velocidade de
na direção nordeste, que é a
a nordeste.
Passo 3
Queremos que a trajetória resultante do avião seja exatamente para o norte. Isso significa que o vetor velocidade do avião em relação ao ar deve compensar a influência do vento para que a soma dos vetores resulte em uma direção norte. Vamos decompor os vetores em componentes x (leste) e y (norte).
A componente leste do vento é:
A componente norte do vento é:
Para que a trajetória total seja para o norte, a componente leste do avião precisa ser igual e oposta à do vento, ou seja:
Passo 4
Agora, vamos encontrar a direção que o avião deve apontar. A componente norte da velocidade do avião é:
A direção que o avião deve apontar é o ângulo
em relação ao norte, dado por:
Resposta
(a) O avião deve orientar-se aproximadamente
a oeste do norte para voar exatamente para o norte.
(b) A velocidade do avião em relação ao solo é de aproximadamente .
(b) A velocidade do avião em relação ao solo é de aproximadamente