movimento com resistência do ar
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Movimento com resistência do arTRANSCRIPT
ACÇÃO DE FORMAÇÃO
Reacções Químicas, Cinética, equilíbrio e Modelação Computacional
Formando – António José Martins
António José Martins
Movimento com resistência do ar
As observações que se seguem resultam da análise da queda de dois corpos com a mesma massa registada em vídeo. Um corpo é um saco com algodão e o outro corpo é um balão cheio de ar com um boneco preso na extremidade.
Observações
À medida que a bola desce a sua velocidade aumenta, mas a taxa de variação da velocidade é cada vez menor ao longo do tempo;
A partir de um certo ponto a velocidade mantém-‐se constante;
O corpo com maior massa cai mais depressa; A forma do corpo tem influência no movimento de queda do corpo.
Interpretação
Ao longo da descida existe uma força oposta ao movimento – a força de resistência;
A força de resistência é tanto maior quanto maior for a velocidade do corpo;
O corpo com mais massa cai primeiro, uma vez que o seu peso é maior fazendo com que demore mais tempo para que a força de resistência iguale a força gravítica. Até esse momento a velocidade está sempre a aumentar e só a partir daí é que se atinge a velocidade terminal;
A força de resistência depende da forma do corpo.
Gráfico y(t) com os dados da queda do saco cheio de algodão
0
200
400
600
800
1000
0 0.5 1 1.5
y / cm
t / s
António José Martins
Modelos matemáticos
Modelo em Excel
Modelo em Modellus
António José Martins
Questões
1-‐ Esboce um gráfico do módulo da aceleração e da velocidade em função do tempo relativo a queda de um corpo sujeito à resistência do ar.
2-‐ Considere uma bola em queda no ar. Esboce um esquema onde representa as forças que actuam numa bola em diversas posições que esta ocupa ao longo da descida.
3-‐ Dois corpos com a mesma forma mas com massas diferentes caem da mesma altura. (A) O de maior massa chega primeiro ao solo; (B) O de menor massa chega primeiro ao solo; (C) Chegam ao solo os dois ao mesmo tempo.
Seleccione a opção correcta, justificando a sua escolha 4-‐ Dois corpos com a mesma massa largados da mesma altura chegam ao solo ao mesmo
tempo? Justifique.
António José Martins
Versão do Professor
Respostas às questões
1-‐
2-‐
3-‐ Opcção (A) O corpo de maior massa cai primeiro porque como o peso é maior vai demorar mais tempo para que a força de resistência iguale a força gravítica. Até esse momento a velocidade está sempre a aumentar, pelo que a velocidade terminal do corpo de maior massa é maior do que a do corpo de menor massa.
4-‐ Não chegam necessariamente ao mesmo tempo, depende da forma dos corpos. O corpo que tiver uma maior área de contacto com o ar sofre uma resistência maior pelo que demora mais tempo a chegar ao solo. Verifica-‐se isso muito facilmente, basta deixar cair duas folhas de papel, uma amarrotada e a outra lisa. A amarrotada chega ao solo muito mais rapidamente, uma vez que tem uma menor área em contacto com o ar.
Aceleração em 1 = aceleração da gravidade
Aceleração em 2 < Aceleração em 1
Aceleração em 3 < Aceleração em 2
Aceleração em 4 = zero
Na posição 4 é atingida a velocidade terminal