Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 99
Uma ciclista pode atingir uma velocidade máxima de 30 km/h em um dia calmo. A massa total da ciclista e da bicicleta é 65 kg. A resistência de rolamento dos pneus é = 7,5 N, e o coeficiente de arrasto e a área frontal são = 1,2 e A = 0,25 m². A ciclista aposta que hoje, mesmo com velocidade contrária do vento de 10 km/h, ela pode manter uma velocidade de 24 km/h. Ela aposta também que, pedalando com o vento a favor, pode atingir uma velocidade de 40 km/h. Avalie as possibilidades da ciclista ganhar estas apostas.
Passo 1
Fala aí galera, vamos para mais um problema de mecânica dos fluidos. Primeiramente, sabemos que, por definição:
Portanto, substituindo os valores na expressão acima:
A potência constante gerada pelo ciclista é:
Substituindo:
Agora, com um vento contrário, temos:
O arrasto aerodinâmico é maior devido à maior velocidade efetiva do vento:
Substituindo:
A potência necessária é a necessária para superar a força total , movendo-se na velocidade do ciclista:
Substituindo:
Como essa potência é menor do que a que ela pode gerar, ela ganha a aposta nesse quesito.
Com o vento apoiando-a, a velocidade efetiva do vento é substancialmente mais baixa:
Logo:
Substituindo:
A potência necessária é a necessária para superar a força total , movendo-se na velocidade do ciclista:
Substituindo:
Como essa potência é maior do que a que ela pode gerar, ela perde a aposta.
Resposta
Ela ganha a primeira aposta, mas perde a segunda.