Enunciado

a. A área efetiva de um paraquedas de forma semiesférica de raio a é π a 2 . Determine a razão entre as forças de resistência do ar que atuam sobre duas semiesferas de mesmo material, de raio s a 1 e a 2 , sendo a 1 = 2 a 2 . Suponha que elas descem com a mesma velocidade V z , com a parte plana voltada para cima. Qual é a razão entre os coeficientes α das duas semiesferas? E entre β ?

b. Se duas semiesferas iguais descerem com a mesma velocidade inicial V z , uma com a parte côncava enquanto que a outra com a parte plana voltada para baixo, como serão as forças de arrastamento que agem sobre elas? E como será a nova razão entre α ? E entre β ?

Passo 1

Fala galerinha. Tudo tranquilo? Espero que sim.

Temos duas semiesferas iguais, mas uma tem o dobro do raio da outra, queremos a razão entre as forças de arrasto entre elas, a razão entre os coeficientes α e entre β .

Passo 2

A força de arrastamento depende da equação

F a = α η ρ A V z β

Como estão descendo da mesma forma, no mesmo material e no mesmo lugar, vamos ter que ρ , η e V z vão ser iguais. O que vai alterar é A . Como a área efetiva é A = π r 2 vamos ter

A 1 = π a 1 2 = π 2 a 2 2 = π 4 a 2 2 = 4 π a 2 2

Para A 2 teremos

A 2 = π a 2 2

Substituindo na equação da força de arrasto e fazendo a razão temos

F 1 F 2 = α η ρ 4 π a 2 2 V z β α η ρ π a 2 2 V z β = 4

A razão entre α das duas esferas vai ser igual a razão entre β das duas esferas e vai ser 1 já que ambas estão descendo da mesma forma.

Passo 3

Como as esferas estão descendo de forma diferente, também vão ter razões diferentes. Como a velocidade inicial continua a mesma, vamos ter que a razão entre os coeficientes β vai continuar 1 mas a razão entre os coeficientes α vai ser diferente de um já que agora temos que estão de formas diferentes.

Resposta

A razão entre as forças de arrasto é 4. A razão entre os coeficientes β em ambos os casos vai ser 1, mas temos que apenas no primeiro caso vai ser 1, na segunda teremos um diferente de 1.

Mais uma feita. Bora pra mais uma?

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