Considere o problema do lançamento de um projétil considerando (a) ausência de resistência e (b) num meio resistente com força de resistência proporcional à velocidade do projétil
.
Escreva as equações de movimento para os problemas (a) e (b),
Escreva as equações de movimento para os problemas (a) e (b),
Passo 1
Estamos olhando para o lance de lançar um projétil de duas jeitos diferentes: (a) sem nenhum atrito do ar e (b) com o ar puxando o projétil proporcionalmente à sua velocidade. Isso tudo faz parte da física de movimentos e vai usar a segunda lei de Newton pra montar as equações de movimento em cada caso.
Passo 2
Caso (a): Ausência de resistência do ar
Primeiro, sem resistência do ar, as únicas força que atua no projétil é a gravidade. Segundo a segunda lei de Newton,
, onde
é a força,
é a massa e
é a aceleração.
A força da gravidade é
, onde
é a aceleração devido à gravidade (
).
Como a única força é a gravidade e ela atua para baixo (no eixo y), podemos escrever as equações de movimento assim:
Simplificando, já que
não é zero:
Isso significa que, na horizontal, não tem aceleração (velocidade constante) e na vertical, a aceleração é constante e igual a
.
Passo 3
Caso (b): Meio resistente com força de resistência proporcional à velocidade
Agora, com o ar puxando o projétil, a força de resistência do ar é dada por
, onde
é uma constante positiva e
é a velocidade do projétil.
Aplicando a segunda lei de Newton novamente, temos:
Substituindo as forças:
Dividindo ambos os lados por
para simplificar:
Portanto, as equações de movimento ficam:
Isso mostra que, na horizontal, a aceleração é proporcional e oposta à velocidade horizontal, e na vertical, além da gravidade, tem também a resistência do ar proporcional à velocidade vertical.
Resposta
As equações de movimento são:
(a) Sem resistência do ar:
(b) Com resistência do ar proporcional à velocidade:
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e
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Considere o problema do lançamento de um projétil considerando (a) ausência de resistência e (b) num meio resistente com força de resistência proporcional à velocidade do projétil
.
Resolva os problemas (a) e (b) (tempo de voo, alcance e trajetória).
Resolva os problemas (a) e (b) (tempo de voo, alcance e trajetória).