Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 42
Uma paraquedista confia na resistência do ar (principalmente no seu paraquedas) para diminuir sua velocidade durante a queda. Sabendo que sua massa, incluindo a do paraquedas, é igual a e que a resistência do ar exerce uma força de baixo para cima de sobre ela e seu paraquedas,
- Qual é o peso da paraquedista?
- Desenhe um diagrama de corpo livre para a paraquedista (veja seção ). Use esse diagrama para calcular a força resultante sobre a paraquedista. A força resultante é orientada de baixo para cima ou de cima para baixo?
- Qual é a aceleração (módulo e direção) da paraquedista?
Passo 1
Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos diz que um paraquedista está com paraquedas aberto e, com isso, temos esses dados:
A massa do paraquedista paraquedas é de ;
resistência do ar exerce uma força de baixo para cima de sobre ela e seu paraquedas.
Com esses dados, queremos encontrar o peso do paraquedista. Lembrando que:
Onde é a massa do paraquedista e é a aceleração da gravidade.
Também queremos o diagrama de corpo livre do paraquedista para calcular a força resultante sobre ele.
Também com esse diagrama, poderemos encontrar a aceleração do sistema!!
E aí?? Bora lá!! 😉
Passo 2
a) Bom... Aqui temos um paraquedista caindo, então vamos calcular essa força peso sobre ele.
O módulo da força peso é a multiplicação da massa pela aceleração da gravidade. Na Terra e a massa da paraquedista é então a força peso é:
Passo 3
b) As duas forças que agem sobre a pessoa durante a queda são a força peso verticalmente para baixo e a força de resistência do ar verticalmente para cima.
O peso está representado em verde e a resistência em vermelho:
A força resultante vai ser a soma de todas as forças que agem sobre a pessoa. Com a força peso está para baixo, ela entra negativa nessa soma.
Temos que todas as forças agem só na vertical, no eixo . Sendo assim temos:
Temos uma força resultante de módulo que aponta para cima! (já que ela é positiva)
Passo 4
c) Usando a Segunda Lei de Newton podemos descobrir a aceleração da paraquedista:
Onde é a força resultante, é a massa e é a aceleração.
Substituindo os nossos dados:
Sendo assim a aceleração é para cima.