Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 2.5 - Ex. 38
Se a resistência do ar sobre as gotas de chuva pudesse ser desprezada, poderíamos considerar essas gotas objetos em queda livre.
a) As nuvens que dão origem a chuvas estão em alturas típicas de algumas centenas de metros acima do solo. Estime a velocidade de uma gota de chuva ao cair no solo, se ela pudesse ser considerada um corpo em queda livre. Forneça essa estimativa em e .
b) Estime (pela sua experiência pessoal sobre chuva) a velocidade real de uma gota de chuva ao cair no solo.
c) Com base nos resultados de a) e b), verifique se é uma boa aproximação desprezar a resistência do ar sobre as gotas de chuva. Explique.
Passo 1
Oi, galerinha! Tudo bom? Vamos analisar o problema: nós temos que o movimento da gota caindo se dá na vertical, o que significa que sua aceleração é a da gravidade, ou seja, de , e essa aceleração é constante.
Podemos pensar que a gota está em repouso na nuvem, então quando ela começa a cair, ela esta em queda livre, logo a velocidades inicial, .
Entendido isso, vamos resolver o problema aplicando o movimento retilíneo uniformemente variado (M.R.U.V.)
Passo 2
- Para resolver a letra a, precisamos estimar uma altura, ok?
- Por conta da resistência do ar, a velocidade real de uma gota de chuva quando cai ao solo é muito menor que o resultado que calculamos considerando que a gota cai em queda livre.
- Na ausência da resistência do ar, os pingos de chuva cairiam ao solo com uma velocidade muito perigosa, portanto não é uma boa aproximação.
Vamos supor uma altura inicial de . E considerar o chão como sendo a posição .
Vamos separar os dados analisados até agora:
Como, aqui, queremos a velocidade da gota, e não temos o tempo,, vamos utilizar a equação de Torricelli:
Passo 3
Passo 4
Resposta
- e .
- A velocidade real de uma gota de chuva quando cai ao solo é muito menor.
- Não é uma boa aproximação.