Considere novamente o jato e o carrinho do Problema 4.149, mas inclua uma força de arrasto aerodinâmico proporcional ao quadrado da velocidade do carrinho, , com . Deduza uma expressão para aceleração do carrinho como uma função de sua velocidade e de outros parâmetros dados. Avalie a aceleração do carrinho para . Esta velocidade representa que fração da velocidade terminal do carrinho?

Pelas considerações feitas no passo 1, utilizaremos a seguinte equação da quantidade de movimento:

Como estamos analisando um sistema , temos:

Não há forças de campo atuando no sistema e não a resistência, então, :

Não temos a variação das propriedades com o tempo, então:

Assim:

Como:

Temos:

Para o fluxo de entrada, possuem uma inclinação de 180°, então .

;

.

Substituindo :

Sendo:

;

;

;

;

;

.

Temos:

Para avaliarmos a velocidade terminal do carrinho, temos que , então:

Aplicando os dados:

Calculando a fração que a velocidade obtida representa da velocidade terminal do carrinho: