No experimento do tubo com óleo, vocês observam algum momento em que a velocidade da esfera se estabiliza? Se sim, o que isso indica sobre as forças atuantes no sistema?

Passo 1

Vamos lá! O exercício fala sobre um experimento com um tubo cheio de óleo e uma esfera que é deixada cair nele. A pergunta é se, em algum momento, a velocidade da esfera para de mudar e se isso acontece, o que isso nos diz sobre as forças que estão atuando nesse sistema. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre forças como a da gravidade e a resistência do óleo, além do conceito de velocidade terminal.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar na esfera sendo soltada no óleo. No começo, ela acelera para baixo porque a força da gravidade está puxando ela. A força da gravidade pode ser calculada por , onde é a massa da esfera e é a aceleração da gravidade.

Passo 3

À medida que a esfera acelera, o óleo oferece uma resistência ao movimento, chamada força de arrasto ou resistência viscosa. Essa força depende da velocidade da esfera e pode ser expressa por , onde é uma constante que depende das propriedades do óleo e é a velocidade da esfera.

Passo 4

Com o aumento da velocidade, a força de arrasto também aumenta. Chega um ponto em que a força de arrasto iguala exatamente a força da gravidade ( ). Quando isso acontece, a esfera não acelera mais porque as forças estão balanceadas.

Passo 5

Nesse estado de equilíbrio, a velocidade da esfera para de aumentar e se estabiliza. Essa velocidade constante é chamada de velocidade terminal.

Resposta

Sim, a velocidade da esfera se estabiliza, indicando que as forças de gravidade e a resistência do óleo estão equilibradas no sistema.

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