Use os dados abaixo para responder as questões 1 e 2 .
Um ciclista parado é açoitado por um vento de 8,6 m / s. Sabendo que seu coeficiente de arrasto é 0,15 , sua área de seção transversal 1,3 m^2 e a massa específica do ar 1,20 kg / m^3, calcule a força de arrasto sobre o ciclista, em Newtons.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a força de arrasto que o vento exerce sobre um ciclista parado. Os dados que temos são:
  • Velocidade do vento ( v) = 8,6 , m/s
  • Coeficiente de arrasto ( Cd) = 0,15
  • Área de seção transversal ( A) = 1,3 , m^2
  • Massa específica do ar ( rho) = 1,20 , kg/m^3
Vamos usar conceitos de física relacionados ao arrasto em fluidos para chegar à resposta.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é força de arrasto. A força de arrasto é uma resistência que um objeto encontra quando se move através de um fluido, como o ar. Ela depende de alguns fatores, como a velocidade do objeto, a densidade do fluido, a área frontal do objeto e o coeficiente de arrasto, que caracteriza a forma do objeto.
A fórmula para calcular a força de arrasto ( Fd) é dada por:
Fd = 12 cdot Cd cdot rho cdot A cdot v^2
Onde:
  • Fd é a força de arrasto,
  • Cd é o coeficiente de arrasto,
  • rho é a massa específica do fluido,
  • A é a área de seção frontal,
  • v é a velocidade relativa entre o objeto e o fluido.

Passo 3

Agora, vamos substituir os valores que temos na fórmula:
Fd = 12 cdot 0,15 cdot 1,20 , kg/m^3 cdot 1,3 , m^2 cdot (8,6 , m/s)^2
Primeiro, calculamos o quadrado da velocidade:
(8,6 , m/s)^2 = 73,96 , m^2/s^2
Agora, multiplicamos todos os valores:
Fd = 0,5 cdot 0,15 cdot 1,20 cdot 1,3 cdot 73,96
Vamos passo a passo:
  1. 0,5 cdot 0,15 = 0,075
  2. 0,075 cdot 1,20 = 0,09
  3. 0,09 cdot 1,3 = 0,117
  4. 0,117 cdot 73,96 approx 8,65 , N

Resposta

A força de arrasto sobre o ciclista é aproximadamente 8,65 , Newtons.

Exercícios relacionados