Question

Granizos são pedras de gelo que se formam em nuvens de grande extensão vertical, denominadas de
cumulonimbus, cuja altitude pode variar de 6 km a 20 km. É dentro das enormes nuvens cumulonimbus, em
temperaturas muito baixas, que as pedras de gelo se formam. Estas pedras de gelo caem das nuvens quando as fortes
correntes ascendentes que existem dentro das nuvens cumulonimbus não conseguem mais sustentá-las no ar. No
caminho entre a base da nuvem e o chão, as pedras vão derretendo, perdendo massa, mas mesmo assim podem
chegar à superfície com um tamanho correspondente ao de uma bola de tênis de mesa.
Seja uma pedra de gelo de massa m = 10-2 kg que cai verticalmente, a partir do repouso, de uma altura h = 10 km.
A) Considerando a resistência do ar, uma pedra de gelo pode atingir o solo com uma velocidade de 10 m/s. Se o
impacto do gelo com o solo ocorre num intervalo de tempo de 5x10-4 s, calcule a intensidade da força exercida pelo
gelo sobre o solo.
B) Desprezando agora a resistência do ar, calcule a velocidade que a pedra de gelo teria ao atingir o solo. Considere a
aceleração da gravidade g=10m/s2.

Answer 1

a) 200 N

b) 447 m/s

O impulso de uma força equivale à variação da quantidade de movimento que ele provoca no corpo.

I = ΔQ

O impulso de uma força pode ser calculado pelo produto da intensidade da força aplicada pelo intervalo de tempo em que ela é aplicada -

I = F.Δt

Assim,

I = 0 - m.V

I = - mV

I = - 10⁻². 10

I = - 0,1 N.s

I = F. Δt

- 0,1 = F. 5. 10⁻⁴

F = - 10⁻¹/5. 10⁻⁴

F = - 0,2. 10³

F = - 200 N

Calculando a velocidade se a resistência do ar for desprezada-

H = gt²/2

10.000 = 10t²/2

t = 44,72 segundos

V = gt

V = 447 m/s