No vácuo um paraquedas não tem efeito!”. Você concorda com essa afirmativa? Justifique comentando sobre o funcionamento desse equipamento.
Respostas
Resposta:
Explicação:
O paraquedas funciona graças a força de resistência do ar. Essa força corresponde a :
Fr = k × v^n
Onde:
Fr = Força de resistência do ar
K = É um constante que depende do fluido e do formato do corpo, principalmente da maior área da seccão trasversal na direção do movimento.
v = É a velocidade do corpo
n = É uma constante que depende da ordem de grandeza, e em geral vale 1 ou 2.
Funcionamento:
Dependendo da altura em que o corpo começa cair, antes mesmo de o paraquedas abrir a força de resitencia do ar sobre o corpo já será igual ao peso do corpo. Assim o corpo vai se movimentar em MRU, pois nesse caso a resultante das forças que age no corpo é nula. Ao abrir o paquedas, a área da seccão trasversal entre o ar e o corpo aumenta muito, assim k aumenta na mesma proporção fazendo com que a força de resistência do ar seja maior que o peso do corpo. Nesse instante, o corpo é empurrado verticalmente para cima. No entanto, aos poucos, a nova velocidade adquirida pelo corpo começa a diminuir, até chegar ao ponto em que a força de resistência do ar se iguale, novamente, ao peso do corpo. Note que, apesar da resultante que age sobre o corpo, no eixo vertical, ser nula, o corpo continua caindo, porém, desta vez, em MRU e com uma velocidade bem menor.
Exemplificando:
Fr = K × v^n
Antes do paraquedas se abrir.
Instante (1):
Fr(1) = ko × v(1)^n
Instante (2):
Fr(2) = ko × v(2)^n
Instante (t):
Fr(t) = ko × v(t)^n
Como:
v(t) >>> v(2) > v(1), temos que Fr(t) >>> Fr(2) > Fr(1).
Note que, ao decorrer do tempo, a força de resistência do ar, sobre o corpo, vai aumentanto, pois a velocidade do corpo também aumenta. Isso ocorre, até que em dado instante do tempo (t), é
a força seja tão alta ao ponto de se igualar ao peso do corpo. Assim, o corpo passa a cair em MRU.
Depois que o paraquedas abri:
Frf = Kf × v(t)^n
Como Kf > Ko então Frf > Fr(t). Assim, o corpo é empurrado para cima.
Frf(1) = Kf × v(1)^n
Frf(2) = Kf × v(2)^n
Frf(tf) = Kf × v(tf)^n
v(tf) < v(2) < v(1). Então:
Frf(tf) < Frf(2) < Frf(1).
Note que, ao decorrer do tempo, a força de resistência do ar, sobre o corpo, vai diminuindo, pois a velocidade do corpo diminui. Isso ocorre, até que em dado instante de tempo (tf), a força de resistência do ar seja tão pequena ao ponto de se igualar ao peso do corpo. Assim, o corpo volta a cair em MRU, porém com uma velocidade muito menor.
Deste modo, podemos observar que o paraquedas funciona graças ao efeito do ar. Assim, no vácuo o paraquedas não tem efeito, pois não há ar.