Question

No vácuo um paraquedas não tem efeito!”. Você concorda com essa afirmativa? Justifique comentando sobre o funcionamento desse equipamento.

Answer 1

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.