Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 2.Problemas Abrangentes - Ex. 4
Um estudante levou um copo de refrigerante em um passeio de montanha-russa. O copo é cilíndrico, a altura é o dobro da largura e está cheio até a borda. Ele quer saber que percentual de refrigerante deve beber antes de o passeio começar, de modo que não derrame nada durante a grande descida, quando o carrinho da montanha-russa atinge uma aceleração de a um ângulo de abaixo da horizontal. Faça o cálculo para ele, desprezando a oscilação e supondo que o copo esteja na vertical durante todo o tempo.
Passo 1
Eaaee jovem, bora matar mais uma questãozinha??
Essa aqui parece um bocado assustadora, montanha-russa? Copo de refrigerante??
Sacanagenzinha. Mas vamos juntos!
Vou tentar esboçar um desenho aqui, e você deve fazer o mesmo, pra realmente tentarmos enxergar que raios tacontesseno.
Dica: Você pode utilizar aquele jogo de desenhar montanha russa.
Passo 2
Teremos algo mais ou menos assim:
De acordo com o estudado nas aulas, aquele ângulo de inclinação do líquido em relação á superfície do copo, pode ser calculada assim:
Ou então:
Onde e são as componentes da aceleração da tal montanha.
Fica fácil então:
Tá comigo? O ângulo de inclinação será então:
Passo 3
“Legal colega, mas e daí?”
Bom, carmalá... a gente consegue relacionar esse ângulo com a quantidade de refrigerante que deveria ter no diacho da caneca. Repare o seguinte:
Isso significa, que aquela altura representa a nova altura do refri no copo do jovem sem nada pra fazer.
O volume de refrigerante antes do carinha tomar, era:
E o volume depois:
E pela imagem,
Ou seja, a porcentagem de variação desse volume:
Mas calma lá!! Isso representa que o novo volume do copo do garotinho é .
Em outras palavras, o craque tomou ou teria de tomar do refri para que ele não vazasse do copo nessa grande aventura.
E é isso! Agora você tá liberado para ir na montanha-russa com um refri na mão (sqn rs).
See you!
Resposta
Portanto, o garoto deveria tomar do refrigerante contido no copo.