Por que a velocidade de um paraquedista se torna constante após alguns segundos de queda como se chama essa velocidade?

Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre

Força de resistência do ar

 01-(UFRS-RS) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto abaixo, na ordem em que elas aparecem.

Na sua queda em direção ao solo, uma gota de chuva sofre o efeito da resistência do ar. Essa força de atrito é contrária ao movimento e aumenta com a velocidade da gota. No trecho inicial da queda, quando a velocidade da gota é pequena e a resistência do ar também, a gota está animada de um movimento …….. . Em um instante posterior, a resultante das forças exercidas sobre a gota torna-se nula. Esse equilíbrio de forças ocorre quando a velocidade da gota atinge o valor que torna a força de resistência do ar igual, em módulo, …….. da gota. A partir desse instante, a gota …….. .

a) acelerado – ao peso – cai com velocidade constante     

b) uniforme – à aceleração – cai com velocidade decrescente

c) acelerado – ao peso – pára de cair     

d) uniforme – à aceleração – pára de cair

02-(PUC-RJ) Um pára-quedista salta de um avião e cai em queda livre até sua velocidade de queda se tornar constante.

Podemos afirmar que a força total atuando sobre o pára-quedista após sua velocidade se tornar constante é:

a) vertical e para baixo.      b) vertical e para cima.      c) nula.      d) horizontal e para a direita.     e) horizontal e para a esquerda.

03-(PUC-RS) Sobre uma gota de chuva atuam, principalmente, duas forças: o peso e a força de resistência do ar, ambas com direções verticais, mas com sentidos opostos. A partir de uma determinada altura h em relação ao solo, estando a gota com velocidade v, essas duas forças passam a ter o mesmo módulo.

Considerando a aceleração da gravidade constante, é correto afirmar que

a) o módulo da força devido à resistência do ar não se altera desde o início da sua queda.

b) o módulo do peso da gota varia durante a sua queda.

c) durante a queda, a aceleração da gota aumenta.

d) a velocidade com que a gota atinge o solo é v.

e) a partir da altura h até o solo, a velocidade da gota vai diminuir.

04-(UFSM-RS) Devido à resistência do ar, as gotas de chuva caem com velocidade constante a partir de certa altura. O módulo da força resistiva do ar é dado por F= Av2, onde A é uma constante de valor 8×10-6 Ns2/m2 e v é o módulo da velocidade. Nessas circunstâncias, uma gota cujo módulo do peso vale 3,2×10-7N atinge o solo com velocidade de módulo, em m/s, de:

05- (UNIFESP-SP) Em um salto de pára-quedismo, identificam-se duas fases no movimento de queda do pára-quedista. Nos primeiros instantes do movimento, ele é acelerado. Mas devido à força de resistência do ar, o seu movimento passa rapidamente a ser uniforme com velocidade v1, com o pára-quedas ainda fechado. A segunda fase tem início no momento em que o pára-quedas é aberto. Rapidamente, ele entra novamente em um regime de movimento uniforme, com velocidade v2. Supondo que a densidade do ar é constante, a força de resistência do ar sobre um corpo é proporcional à área sobre a qual atua a força e ao quadrado de sua velocidade. Determine a razão V2/V1 sabendo que a área efetiva aumenta 100 vezes no momento em que o pára-quedas se abre.

06-(UNICAMP-SP) Abandona-se, de uma altura muito grande, um objeto de massa m, que então cai verticalmente. O atrito com o ar não é desprezível; sobre o objeto atua uma força resistiva proporcional ao quadrado da velocidade: Fr= – K.V2

a) Faça um diagrama das forças atuando sobre o objeto durante a queda.

b) Depois de um longo tempo o objeto atinge velocidade constante. Calcule o valor dessa velocidade.

Dados: m=4,0kg; K=2,5kg/m; g=10m/s2

07-(UFMG-MG) Durante um vôo,um avião lança uma caixa presa a um pára-quedas. Após esse lançamento o pára-quedas abre-se, e uma força devida à resistência do ar, passa a atuar sobre o conjunto – caixa e pára-quedas. Considere que o módulo dessa força é dado por F=b.V, em que b é uma constante e V o módulo da velocidade do conjunto.

Observa-se que, depois de  algum tempo, o conjunto passa a cair com velocidade constante.

a) Com base nessas informações, explique por que, depois de algum tempo, o conjunto passa a cair com velocidade constante.

b) Considere que a massa do conjunto é 50kg e a sua velocidade final é 10m/s. Calcule a constante de proporcionalidade b. Considere g=10m/s2.

08-(Fepar-PR) Soltamos simultaneamente duas folhas de papel idênticas, uma amassada e a outra aberta. Então podemos afirmar que:

a) ambas as folhas caem ao mesmo tempo, pois estão sujeitas à mesma força gravitacional e, portanto, à mesma aceleração da gravidade.

b) a folha amassada cai primeiro, pois ela apresenta uma área menor que a folha aberta e, portanto, um atrito menor com o ar.

c) a folha aberta cai primeiro, pois seu peso está distribuído em uma área maior e, portanto, apresenta uma densidade menor.

d) ambos caem simultaneamente, pois ambas tem a mesma densidade e, portanto, devem possuir a mesma aceleração da gravidade.

09-(FATEC-SP) Uma gota d’água cai no ar. A força de resistência do ar sobre a gota é proporcional à velocidade da gota de acordo com o gráfico abaixo.

Uma gota de água de 0,10g passará a ter velocidade de queda constante quando tiver atingido a velocidade, em m/s, de:

10-(FUVEST-SP) Uma caixa de papelão de base quadrada tem 0,2kg de massa e cai com velocidade de 10m/s constante, devido à resistência do ar.

A base mantém-se paralela ao solo durante a queda. Uma bala atravessa a caixa, horizontalmente, com velocidade constante, paralelamente a uma de suas faces, deixando em paredes opostas dois furos com um desnível vertical de 2cm.(g=10m/s2).

a) Qual a intensidade da força de resistência do ar?

b)Qual a velocidade da bala?

11-(UnB-DF) No salto de pára-quedas, como ilustra o desenho abaixo,o pára-quedista é acelerado durante um certo intervalo de tempo, até atingir uma velocidade da ordem de  150km/h a 200km/h., dependendo do peso e da área de seu corpo, quando, então

o pára-quedas é aberto e o conjunto sofre uma força contrária ao movimento que o faz desacelerar até uma velocidade constante bem menor, da ordem de 5km/h, que permite uma aterrissagem tranqüila.

Com o auxílio dessas informações, julgue os itens abaixo, indicando os certos e os errados.

1) Em um salto normal, conforme o descrito,a aceleração resultante sobre o pára-quedista, imediatamente antes de ele tocar o solo é a aceleração da gravidade.

2) No momento em que o pára-quedista deixa o avião, sua velocidade inicial vertical de queda é nula e, nesse caso, a única força vertical que age sobre o seu corpo é a gravitacional.

3) Considerando a aceleração da gravidade igual a 10m/s2 e desprezando a resistência do ar, o pára-quedista que salta do avião e mantém o pára-quedas fechado por 10s atinge, ao final desse período, uma velocidade de 36km/h.

4) Do instante em que o pára-quedas abre completamente até a chegada ao solo, o conjunto é desacelerado pela resistência do ar; nessa situação, a força contrária ao movimento é sempre maior ou igual à força da gravidade.

12. (Fuvest-SP) O gráfico a seguir descreve o deslocamento vertical y, para baixo, de um surfista aéreo de massa igual a 75 kg, em função do tempo t.

 A origem y = 0, em t = 0, é tomada na altura do salto. Nesse movimento, a força R de resistência do ar é proporcional ao quadrado da velocidade v do surfista (R = kv2), onde k é uma constante que depende principalmente da densidade do ar e da geometria do surfista). A velocidade inicial do surfista é nula; cresce com o tempo, por aproximadamente 10 s, e tende para uma velocidade constante denominada velocidade limite (VL).
Determine:

a) o valor da velocidade limite vL.
b) O valor da constante k no SI.
c) A aceleração do surfista quando sua velocidade é a metade da velocidade limite.

13. (FMTM-MG) Um pequeno corpo rígido, abandonado de determinada altura, cai verticalmente. Verifica-se que a aceleração desse corpo, inicialmente igual à da gravidade, se reduz rapidamente até se anular, quando a velocidade atinge um valor constante até o corpo chegar ao solo. Essa observação nos permite concluir que a resistência do ar ao movimento desse corpo:
a) é desprezível.     

b) é constante.     

c) só atua no final do movimento.     

d) aumenta com o aumento da velocidade. 
e) diminui com o aumento da velocidade.

14-(UEG-GO)  Entre os poucos animais que desenvolveram o “pára-quedismo” está o sapo voador de Bornéu – Rhacophorus dulitensis, apresentado na figura a seguir.

Na ilustração, 

 

Considerando que esse animal tenha se atirado do alto de uma árvore em direção ao solo, o seu pára-quedas será utilizado e, durante sua queda,

a) as suas membranas interdigitais nas patas favorecem o aumento da força de resistência do ar, haja vista que elas aumentam a área de contato com o ar. 

b) a resultante das forças que atuam sobre ele tenderá a se tornar nula, levando-o, necessariamente, ao repouso no ar. 

c) a sua velocidade tenderá a um valor limite, chamada de velocidade terminal, independentemente da resistência do ar. 

d) a sua aceleração será nula em todo o percurso, independentemente da resistência do ar. 

15-(UFLA-MG) Um corpo, ao se deslocar em um meio fluido (líquido ou gasoso) fica sujeito a uma força de resistência,

que é expressa por: FR = kv2, em que k é uma constante de proporcionalidade e v a velocidade do corpo no meio. Considerando o Sistema Internacional de Unidades (SI), é CORRETO afirmar que a constante k é dada pelas unidades:

a) kg/s2                                       

b) N.m/s2                                         

c) N.kg/s                                         

d) kg/m

16-(UEPB-PB)

Considere duas pessoas A e B saltando de para quedas de uma mesma altitude. Suponha que a pessoa A é duas vezes mais pesada que a pessoa B e que seus para quedas são de mesmo tamanho e estão abertos desde o início. Quem chega primeiro ao solo, a pessoa  A ou a pessoa B?

Após a análise da situação-problema, de acordo com os princípios da dinâmica, é correto afirmar que

a) as pessoas A e B chegam ao solo juntas, pois, como os para quedas são idênticos. as velocidades terminais de cada  pessoa serão as mesmas.

b) a pessoa B chega ao solo primeiro, pois quanto menor for o seu peso, menor será a força de resistência do ar e, consequentemente. maior será sua velocidade terminal.

c) a pessoa A chega ao solo primeiro, pois quanto maior for o seu peso, maior será a força de rcsistência do ar e, consequentemente, maior será sua velocidade terminal.

d) a pessoa A chega ao solo primeiro, pois quanto maior for o seu peso, menor será a força de resistência do ar e, consequentemente, maior será sua velocidade terminal.

e) a pessoa B chega ao solo primeiro, uma vez que alcançará uma velocidade terminal maior cm função do seu peso.

17-(UEPB-PB)

O gráfico abaixo representa a velocidade vertical do pára-quedista em função do tempo. Considerando que no instante

t=0, um pára-quedista salta do avião com o para quedas fechado e inicia sua queda, cm pleno ar, caindo livremente, submetido somente à força de resistência do ar e à força peso, até o instante t2, quando abre o para quedas.

Analise as proposições a seguir, sobre a explicação da queda do pára-quedista com base nos Princípios da Mecânica, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) A aceleração do conjunto (pára-quedista e seu para quedas) tem valor nulo, entre os instantes t1 e t2, uma vez que a intensidade da força de resistência do ar se equipara ao valor do peso do conjunto.

( ) Entre os instantes to e t1, á medida que o pára-quedista cai, sua velocidade vai aumentando e consequentemente aumenta a força de resistência do ar.

( ) A energia cinética do pára-quedista ao atingir o solo é igual à energia potencial gravitacional ao saltar do avião,

porque a energia mecânica se conserva.

( ) Entre os instantes t0 e t1, a força de resistência do ar sobre o conjunto pára-quedista e seu para quedas) é maior do que a força peso deste conjunto, e a força resultante tem sentido contrário ao do movimento do pára-quedista.

Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

a) VVFF                      

b) FVFV                        

c) VVFV                       

d)VFVF                        

e) FVVF

18-(UFJF-MG)

Um macaco, de massa  m=1,0 kg, desprende-se do galho de uma árvore, à beira de um penhasco, e cai verticalmente.

Sua velocidade aumenta, em módulo, até o valor  v=30 m/s, quando se torna constante, devido à resistência do ar. Por sorte, o macaco cai sobre uma vegetação, que amortece a queda, parando-o completamente. (g=10m/s2).

a)  Faça um diagrama de forças que atuam sobre o macaco em queda. Identifique cada uma das forças.

b)  Calcule a intensidade máxima da força de resistência do ar.

c)  Calcule a energia mecânica dissipada na interação do macaco com a vegetação. Despreze o trabalho realizado pela força peso durante o frenamento na vegetação.

Confira a resolução comentada

Por que logo após a abertura de um paraquedas a velocidade de que ainda não se estabiliza sua resposta?

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