Questão FC278190
Texto João, paraquedista experiente, saltou de um avião que se movia a uma velocidade constante e perpendicular à superfície da Terra. Durante o salto e antes de abrir seu paraqued
Dinâmica
CEBRASPE (CESPE) · 2021
Texto
João, paraquedista experiente, saltou de um avião que se movia a uma velocidade constante e perpendicular à superfície da Terra. Durante o salto e antes de abrir seu paraquedas, João sofreu uma aceleração por ação da força gravitacional, que sofre resistência de uma força de atrito com o ar, normalmente chamada força de arrasto, que é proporcional à velocidade do paraquedista na mesma direção da força peso. Após percorrer uma distância d na direção da aceleração da gravidade, João atingiu uma velocidade máxima constante, e, nesse ponto, atingiu o equilíbrio de forças.
Em relação a essa situação hipotética, julgue os seguintes itens, considerando que as forças atuantes sobre João são somente as que foram apresentadas.
A velocidade máxima de João pode ser calculada transformando-se em energia cinética a diferença entre a energia potencial gravitacional de João em relação à distância d e o trabalho da força de arrasto ao longo dessa mesma distância.
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Gabarito
Certo
Comentário do professor
A afirmação é correta porque a **conservação de energia** (incluindo o trabalho das forças não conservativas) permite relacionar a perda de energia potencial à variação da **energia cinética** somada ao efeito do **trabalho de arrasto**.
Descendo uma distância \(d\) a energia potencial diminui em \(mgd\). O arrasto realiza trabalho \(W_{arrasto}\) (negativo, pois se opõe ao movimento). Assim, para a variação de energia cinética vale:
\(\tfrac{1}{2}m v^2-\tfrac{1}{2}m v_0^2 = mgd + W_{arrasto}\).
Partindo de repouso (\(v_0=0\)), obtemos \(\tfrac{1}{2}m v^2 = mgd + W_{arrasto}\), de onde se calcula \(v\). Quando a força de arrasto iguala o peso (**equilíbrio de forças**), a aceleração é zero e a velocidade torna‑se constante (velocidade limite) — consistente com o resultado energético acima.
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