Question

Um bombeiro segura na horizontal uma mangueira que esguicha um jato de
água com velocidade de 20 m/s. A vazão da mangueira é de 300 litros de
água por minuto. Determine a força que o bombeiro precisa fazer para deixar a mangueira em repouso.

Answer 1

Da análise dimensional :

F = m * a

F → Força (geralmente resultante, mas usaremos essa fórmula nesse caso);
m → Massa;
a → Aceleração...

Em unidades padrão do SI :
N = Kg * m/s² (N → Newton, Kg → Kilograma, m → metro e t → segundo)...

v = S / t
v → Velocidade;
S → Espaço;
t → Tempo...

Em unidades padrão do SI : m/s 

Z = V / t 
Z → Vazão;
V → Volume;
t → Tempo...

Em unidades padrão do SI : m³ / s(no caso, só precisaremos padronizar o tempo) :
Sendo a vazão Z = 300 L /min, temos :

300 L → Da densidade já conhecida da água (1 Kg/L), pode-se dizer que 1 L = 1 Kg (para a água)...

min = 60 segs

Logo, Z ⇒ 300 Kg / 60 segs  = 5 Kg /s...

Se fizermos Z * v = 

5 Kg/s * 20 m/s = 

(20 * 5) Kg * m / (s * s) = 

100 Kg * m/s² ⇒ Como visto, Kg * m/s² = Newton :

F = 100 N ⇒ Força necessária !