Uma esfera de aço é solta em uma cuba com óleo. A força de arraste nesse caso tem a forma , onde é a velocidade da esfera. Qual deve ser a velocidade terminal da partícula?
A.
B.
C.
D.
E. nenhuma das anteriores
Passo 1
Velocidade terminal da esfera, como assim?
Bom, tá vendo que a força de arraste vai aumentando conforme a velocidade da esfera () vai aumentando?
Então, inicialmente, não há nenhuma força de resistência e a esfera vai acelerando com a ação da força peso :
Mas, a medida que a velocidade da esfera vai aumentando, a força de arraste contra o movimento começa a aparecer e vai aumentando:
Em uma dada velocidade, que chamamos de velocidade terminal, a força de arraste vai ser suficiente para equilibrar a força peso :
Assim, teremos que a força resultante sobre a partícula é zero. Consequentemente, não há mais aceleração sobre a esfera e sua velocidade permanece constante (velocidade terminal).
Passo 2
Assim, vamos usar exatamente a ideia do equilíbrio de forças para resolver essa questão.
Isolando a velocidade , temos:
Essa será a velocidade terminal da esfera.
Ficamos com a letra B.
Resposta
Letra (B)