Enunciado

Vapor d'água condensa-se sobre uma gota de chuva à razão de m unidades de massa por unidade de tempo. A gota tem massa inicial M e parte do repouso. Mostre que a distância que ela cai no tempo t é:

D = 1 2 g 1 2 t 2 + M m t - M 2 m 2 ln ⁡ 1 + m M t

Despreze a resistência do ar.

Passo 1

E aí, beleza?? Vamos começar resolvendo essa questão escrevendo a massa da gota em um instante t :

m t = M + m t

Portanto, sua equação de movimento fica:

d m t v d t = m t g

Integrando, temos:

m t v = ∫ 0 t M + m t g d t = M t g + 1 2 m g t 2

Ou seja:

v t = M M + m t   g t + 1 2 m ( M + m t )   g t 2

Passo 2

Agora, integrando para a distância, temos:

D = ∫ 0 t v t d t

Logo, ao resolver essa integral com auxílio de alguma tabela, podemos encontrar:

D = g 2 M t m + t 2 2 - M 2 m 2 ln ⁡ 1 + m t M

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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