Um turista deixa cair uma maçã durante um voo de balão. No momento em que isso acontece, o balão está com uma aceleração, para cima, de
e uma velocidade, para cima, de
. (a) Qual é o módulo e (b) qual é o sentido da aceleração da maçã nesse instante? © Nesse instante, a maçã está se movendo para cima, está se movendo para baixo, ou está parada? (d) Qual é o módulo da velocidade da maçã nesse instante? (e) A velocidade da maçã aumenta, diminui ou permanece constante nos instantes seguintes?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um turista que está em um balão de ar quente, e ele deixa uma maçã cair durante o voo. No exato momento em que a maçã é solta, o balão está acelerando pra cima com uma aceleração de
e tem uma velocidade pra cima de
. A gente vai resolver várias perguntas sobre o que acontece com essa maçã após ela ser solta. Para isso, vamos usar conceitos de cinemática e dinâmica, que nos ajudam a entender como os objetos se movem e quais forças atuam sobre eles.
Passo 2
Primeiro, vamos descobrir qual é o módulo da aceleração da maçã no instante em que ela é solta. Quando a maçã é liberada, ela deixa de ser influenciada pela aceleração do balão e passa a ser apenas afetada pela gravidade. A gravidade sempre puxa os objetos para baixo com uma aceleração de aproximadamente
.
Passo 3
Agora, vamos pensar no sentido dessa aceleração. Como a gravidade puxa a maçã para baixo, a aceleração também está nesse sentido. Então, a aceleração da maçã é para baixo.
Passo 4
Vamos analisar o movimento da maçã naquele instante. A maçã foi solta com uma velocidade inicial de
para cima. Isso significa que, naquele momento, a maçã está se movendo para cima.
Passo 5
Apesar de estar se movendo para cima, a acelera��ão para baixo está tentando diminuir essa velocidade. Então, a velocidade da maçã nesse instante é a velocidade inicial de
, mas ela está começando a diminuir por causa da gravidade.
Passo 6
Por fim, vamos ver o que acontece com a velocidade da maçã nos instantes seguintes. Como a aceleração está atuando para baixo, a velocidade para cima da maçã vai diminuir com o tempo (a maçã vai desacelerar enquanto sobe), até eventualmente parar e começar a cair.
Resposta
(a) O módulo da aceleração da maçã é
.
(b) O sentido da aceleração da maçã é para baixo.
© Nesse instante, a maçã está se movendo para cima.
(d) O módulo da velocidade da maçã nesse instante é
.
(e) A velocidade da maçã diminui nos instantes seguintes.