Enunciado
Física - Serway e Jewett - Física para cientistas e engenheiros - Vol1 - Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 40c
Um rio tem velocidade escalar constante de 0,500 m/s. Um estudante nada rio acima a uma distância de 1,00 km e volta ao ponto de partida. (a) Se o estudante pode nadar a uma velocidade de 1,20 m/s na água parada, quanto tempo leva o percurso? (b) Quanto tempo é necessário para o mesmo percurso na água parada? (c) Intuitivamente, por que o percurso leva mais tempo quando há uma correnteza?
Passo 1
(a)Gente, se o “potencial” de velocidade do estudante é de 1,20 m/s, quando ele nada rio acima, ou seja, contra a correnteza, a gente pode determinar a velocidade real que ele vai conseguir imprimir.
Bem tranquilo! Como a correnteza do rio, à velocidade de 0,500 m/s, dificulta o movimento do estudante, a velocidade real dele vai valer:
Intuitivo, não?
Beleza, mas a gente quer saber o tempo de deslocamento.
Se a gente conhece a velocidade, recém calculada, e o deslocamento total, de 1,00 km (1000 m), achar o tempo é bem fácil, pela clássica formulinha:
Se queremos , isolamos e aplicamos os valores, assim:
Maaas, calma aí, ele ainda volta ao ponto de partida! Ele vai repetir o percurso agora, só que, agooora, a correnteza vai estar a favor dele! Então a gente faz o oposto: somamos as velocidades!
Agora, o tempo de percurso de volta vai ser:
Maravilha, então o tempo total de ida e volta vai ser a soma desses tempos! Vamos ter:
Passo 2
(b)No mesmo percurso na água parada, o estudante vai conseguir imprimir sua velocidade original de 1,20 m/s. Nisso, o cálculo é o mesmo que em (a), mas com a velocidade de 1,20 m/s, ok?
Temos:
E como ele faz o percurso de volta também, com a água parada, o tempo total de percurso é exatamente o dobro do tempo de ida!
Teremos:
Passo 3
(c)Bom, como a gente já comentou, leva mais tempo porque a correnteza imprime dificuldade no desenvolvimento da velocidade “potencial” original do estudante!
Bem mais fácil nadar a favor da correnteza ou mesmo com a água parada, né?
Resposta
(a)
(b)
(c) Vide Passo 3.