Enunciado

Suponha que você deixe cair um objeto de um avião em voo com velocidade constante, e, além disso, que a resistência do ar não afete a queda do objeto. Qual será sua trajetória de queda observada por alguém em repouso no solo, não diretamente abaixo do avião, mas lateral a ele, de onde se pode ter uma visão da situação? Qual será a trajetória de queda observada por você, que olha diretamente para baixo do avião? Onde o objeto baterá no solo, em relação ao seu avião? Onde o objeto se choca com o solo no caso mais realístico em que a resistência aerodinâmica de fato afeta a queda?

Passo 1

Caso o observador esteja em repouso no solo, a trajetória observada será a de um objeto em liberado com certa velocidade horizontal, ou seja, a trajetória teria um formato que se aproxima da metade de uma parábola, até que o objeto se choque com o solo.

Essa velocidade horizontal do objeto liberado, é a mesma do avião.

Para esse observador externo, a bola baterá no solo em um ponto com mesma coordenada horizontal que o avião (eles têm a mesma velocidade horizontal ao longo de todo o movimento).

Passo 2

Para o observador dentro do avião, o movimento do objeto liberado será uma trajetória de queda livre.

Isso porque o observador tem a mesma velocidade horizontal que o corpo liberado. Logo, para o observador, o corpo só se move na vertical.

Para o observador, o objeto tocará o solo abaixo dele, ou seja, verticalmente.

Passo 3

Em um caso mais realístico, a resistência do ar diminuiria, ao longo do movimento, a velocidade horizontal do objeto liberado, fazendo com que ele não “acompanhasse” o avião na direção vertical.

Por isso ele chegaria no solo “atrás” do avião.

Resposta

Para o observador no solo a trajetória será metade de uma parábola, para o observador no avião será uma reta na vertical. Em um cenário mais realístico o objeto tocaria o solo em um posição “atrás” do avião.

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