Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Beer - Dinâmica- Ed: 9º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 75
Um avião a jato comercial voa a uma velocidade de 1.000 km/h com cada um de seus motores descarregando ar a uma velocidade de 600 m/s em relação ao avião. Determine a velocidade do avião após ele perder o uso de (a) um de seus motores e (b) dois de seus motores. Considere que o arrasto devido à resistência do ar é proporcional ao quadrado da velocidade e que os motores remanescentes continuam operando à mesma taxa.
Passo 1
Essa aqui é uma boa questão envolvendo princípios básicos de aeronáutica. Bom, temos aqui que determinar a velocidade da aeronave quando seus motores falham. A força de tração gerada por cada motor é dada por:
Onde u é a velocidade de descarga do ar pelos motores e v é a velocidade de cruzeiro da aeronave. A força de arrasto da aeronave é dada por:
Onde v é a velocidade de cruzeiro da aeronave. Quando a aeronave está em cruzeiro, com todos motores funcionando, podemos dizer que a força de tração total é igual a força de arrasto da aeronave. Assim:
Temos como quantificar a taxa de variação de massa de ar, que é a mesma para os três motores.
Passo 2
Agora, para a gente saber qual é a velocidade da aeronave quando um dos motores falha, vamos fazer o mesmo cálculo do passo 1, agora somente considerando que dois motores ainda funcionam:
Passo 3
Quando os dois motores falham, temos:
Resposta
- 863,27 km/h
- 657,15 km/h