Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 8.1 - Ex. 29
29. Para mostrar que até pessoas muito inteligentes podem errar, considere o seguinte problema que foi proposto a uma turma de calouros em um exame do Caltech (Instituto de Tecnologia da Califórnia, EUA). A questão, parafraseada, é: “Um barco à vela está parado na água em um dia sem vento. Para movimentar o barco, um marinheiro mal orientado coloca um ventilador na popa do barco para soprar as velas e fazer o barco se deslocar para frente”. Explique porque o barco não se movimentará. A ideia era de que a força resultante do vento, empurrando a vela, seria contrabalançada pela força empurrando o ventilador para trás (Terceira Lei de Newton). No entanto, como um dos estudantes observou ao professor, o barco pode, de fato, deslocar-se para frente. Porque isto é verdade?
Passo 1
Pense na vela de frente para o ventilador (como a vela em um quadrado) e pense no fluxo de moléculas de ar atingindo a vela. Imagine que elas ricocheteiam a vela elasticamente – sua mudança líquida de quantidade de movimento é então aproximadamente o dobro da mudança de quantidade de movimento que experimentaram ao passar pelo ventilador. Assim, a mudança na quantidade de movimento do ar é inversa, de modo a conservar a quantidade de movimento linear do sistema ar-barco-ventilador, alterando do barco-ventilador e fazendo com que ele vá para frente. Logo, o barco irá para frente em decorrência dessa alteração.
Resposta
O barco irá para a frente devido a conservação da quantidade de movimento.