Question

FORÇA DE ATRITO/TEORIA
Quando um paraquedista salta de um avião sua velocidade aumenta até certo ponto, mesmo antes de abrir o paraquedas. Isso significa que em determinado momento sua velocidade de queda fica constante. A explicação física que justifica tal fato é:

a)
ele perde velocidade na queda porque saiu do avião.

b)
a força de atrito aumenta até equilibrar com a força peso.

c)
a composição da força peso com a velocidade faz com que a última diminua.

d)
ao longo de toda a queda a resultante das forças sobre o paraquedista é nula.

pq a d está errada e a b certa?

Answer 1

Vejamos por partes o que acontece, com o auxílio da figura em anexo, onde se representa o centro de massa do paraquedista (círculo azul) para diferentes instantes $t$, a sua velocidade $\vec{v}$, o peso $\vec{P}$, a força de atrito do ar $\vec{F}_\textrm{A}$ e a respetiva resultante $\vec{F}_\textrm{R}$.

1. Imediatamente após abandonar o avião, em $t = t_0$, o paraquedista esta instantaneamente em repouso e a única força que atua sobre ele é o seu peso, com direção vertical e sentido de cima para baixo. Portanto, inicialmente, a resultante das forças sobre o paraquedista coincide com o seu peso, sendo não-nula. Portanto, a opção d) fica automaticamente eliminada.
2. Após um pequeno instante $\Delta t$ após $t_0$, o paraquedista está sujeito apenas ao seu peso, pelo que vai acelerar para baixo, ou seja, a sua velocidade vai aumentar ao longo do tempo.
3. Contudo, a força de atrito do ar, com direção vertical e sentido de baixo para cima, começa a aumentar sucessivamente, de tal forma que a resultante das forças continua a ter direção vertical e sentido de cima para baixo, mas módulo sucessivamente menor, tal como se representa no instante $t_1$.
4. Finalmente, no instante $t_2$, a força de atrito do ar equilibra com o peso, ou seja, o seu módulo e a sua direção são iguais ao módulo e à direção do peso, ainda que o sentido seja o inverso. A partir desse instante, a resultante das forças é nula, pelo que o paraquedista não acelera e desloca-se com velocidade constante.

A única opção compatível com a descrição acima é, de facto, a opção b), que é a correta.