Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Dinâmica Volume 2 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 4.6 - Ex. 51
Um avião comercial voando horizontalmente a encontra uma forte tempestade caindo verticalmente à taxa de com uma intensidade equivalente a um acúmulo de no solo. A área da superfície superior do avião projetada sobre o plano horizontal é de . Calcule a força insignificante para baixo da chuva sobre a aeronave.
Passo 1
Vamos começar calculando o volume de água por unidade de tempo que cai sobre o avião:
Cuidado para não se confundir: nessa equação precisamos usar a taxa com que a chuva cai, e não a velocidade das gotas:
Agora que temos o valor de podemos calcular a taxa de escoamento de massa:
Passo 2
Agora vamos usar a fórmula da força resultante para calcular a força que faz as gotas pararem:
Bom, quando uma gota de chuva colide com o avião, podemos dizer com segurança que ela é completamente parada, certo? Então:
Essa é a força vertical para cima que faz as gotas “frearem”. Pela terceira lei de Newton, essa força vai gerar uma reação vertical para baixo com o mesmo módulo, então:
E essa é a força que queríamos calcular.
Resposta
A força vertical para baixo da chuva sobre o avião é .