Enunciado
Física - Príncipios de física - Serway - Princípios De Física: Mecânica Clássica e Relatividade - Ed: 5º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 59
Um pescador parte rio acima. Seu pequeno barco, movido por um motor externo, viaja a uma velocidade constante em água parada. A água flui com velocidade constante baixa . O pescador percorre rio acima, quando sua caixa de gelo cai do barco. Ele sente falta da caixa somente depois de subir o rio por mais . Nesse ponto, ele faz a volta e continua rio abaixo, viajando o tempo todo com a mesma velocidade com relação à água. Ele encontra a caixa de gelo quando chega ao seu ponto de partida. Com que velocidade o rio flui? Resolva esse problema de duas formas.
- Primeiro, utilize a Terra como um sistema de referência. Em relação à Terra, o barco viaja rio acima com velocidade , e rio abaixo com .
- Uma segunda solução, bem mais simples e elegante, é obtida usando a água como sistema de referência. Essa abordagem tem aplicações importantes em muitos problemas complicados; por exemplo: calcular o movimento de foguetes e satélites e analisar a dispersão de partículas subatômicas de alvos massivos.
Passo 1
E aiii gente, tudo bom com vocês?
Vamos fazer mais uma questãozinha aqui?
Vem comigo!
Letra a:
A caixa de gelo flutua rio abaixo 2 km em um intervalo de tempo At, então:
O movimento a montante do barco é descrito por:
e o movimento a jusante é descrito por:
Substituímos as expressões acima para :
Passo 2
Letra b:
Depois que o barco se desloca para que ele e seu ponto de partida fiquem 2 km à parte, o baú entra na água, onde, no quadro da água, está imóvel. O barco então viaja rio acima por 15 min em velocidade v e, em seguida, a jusante na mesma velocidade, para retornar ao mesmo ponto onde a caixa em repouso na água. Assim, o barco viaja por um intervalo de tempo total de 30 min. Durante este mesmo intervalo de tempo, o ponto de partida se aproxima da caixa em alta velocidade , viajando 2 km. Portanto,