Força de resistência do ar Se houver resistência do ar não será queda livre. Desprezando-se o ar, todos os corpos independentes de sua forma ou massa, próximos à superfície da Terra (aproximadamente até a 8 km de altura), caem com a mesma aceleração (da gravidade que, dentro dessa altura vale aproximadamente 9,8 Exemplo: Uma formiga de massa mf e um elefante de massa Me, em queda livre, sem ar: Assim, desprezando-se a resistência do ar, um elefante e uma formiga, quando abandonados da mesma altura, chegam ao solo ao mesmo tempo. resistência do ar ( Leia atentamente as informações a seguir sobre como se comporta um corpo (no exemplo um paraquedista) em relação ao seu movimento, em queda, no ar. Assim, sobre um paraquedista caindo no ar com o paraquedas fechado, surgem sempre na direção do movimento (vertical), duas forças: seu peso ( Sem paraquedas ele deve manter sempre o corpo na horizontal para aumentar a resistência do ar e diminuir sua velocidade de queda. nula, um aumento do módulo e ele entra em equilíbrio dinâmico (força resultante nula ( nesse instante é chamada velocidade terminal ou velocidade limite (que permanece a mesma até Essa é a primeira velocidade limite de valor aproximadamente 200 km/h (figura acima). aumentando também a força de resistência do ar e o paraquedista começa a cair novamente, com nova velocidade constante, menor que a anterior com o paraquedas fechado. Essa segunda velocidade limite que é a velocidade com que ele chega ao solo independe da altura e vale aproximadamente 22km/h, que é baixa o suficiente para que ele não sofra danos, quando treinado. A variação da velocidade dessa queda em função do tempo está representada no gráfico abaixo. Observação: Os valores são aproximados. Para velocidades inferiores a 86 km/h a intensidade de O que você deve saber, informações e dicas Influi também um formato aerodinâmico que faz com que a frente do carro corte o ar e faça-o escorregar de uma maneira mais eficiente, diminuindo sua resistência. Esses dois fatores juntos melhoram o desempenho do veículo e provocam economia de combustível, fazendo com que o motor utilize menor potência (força) para manter a velocidade. Observe também que modelos mais aerodinâmicos (cortam ar e água) possuem formato de uma gota de chuva ou de um ovo um pouco mais alongado, pois esses são os formatos mais aerodinâmicos existentes. ciclista, um motociclista ou um skatista se agacha assumindo “posição do ovo”, diminuindo a área frontal em contato com o ar e tornando-se aerodinamicamente mais eficazes. Ao penetrar no ar, o carro força o ar a se desviar de sua estrutura, direcionando-o por cima, por baixo e pelos lados do mesmo. O perfil do carro tem comprimentos diferentes na parte superior e na parte inferior devido ao seu formato, possibilitando que as camadas de ar percorrendo tais comprimentos ao mesmo tempo, tenham velocidades diferentes, provocando pressões diferentes, comprimindo o carro contra o solo, o que provoca um aumento do atrito, aderindo mais o carro ao solo. de condução que aliviam a resistência do ar sobre o carro e a usam para dar mais estabilidade comprimindo-o mais contra o solo. O formato e curvas do capô do carro também ajudam muito na diminuição da resistência do ar, fazendo que o carro “corte” o vento enquanto corre, diminuindo muito seus efeitos contrários. As forças que agem sobre ele são: Força motora aplicada pelo motor Força de atrito aplicada pelo ar Força peso (gravitacional) aplicada pelo centro da Terra Força de sustentação (vertical e para cima) aplicada pelo ar Assim, na vertical, a força de sustentação aplicada pelo ar, deve anular a força peso e na horizontal a força motora deve anular a força de atrito com o ar. Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre Força de resistência do ar 01- (ENEM – MEC) No seu estudo sobre a queda dos corpos, Aristóteles afirmava que se abandonarmos corpos leves e pesados de uma mesma altura, o mais pesado chegaria mais rápido ao solo. Essa ideia está apoiada em algo que é difícil de refutar, a observação direta da realidade baseada no senso comum. Após uma aula de física, dois colegas estavam discutindo sobre a queda dos corpos, e um tentava convencer o outro de que tinha razão: Colega A: “O corpo mais pesado cai mais rápido que um menos pesado, quando largado de uma mesma altura. Eu provo, largando uma pedra e uma rolha. A pedra chega antes. Pronto! Tá provado!”. Colega B: Eu não acho! Peguei uma folha de papel esticado e deixei cair. Quando amassei, ela caiu mais rápido. Como isso é possível? Se era a mesma folha de papel, deveria cair do mesmo jeito. Tem que ter outra explicação!”. HÜLSENDEGER, M, Uma análise das concepções dos alunos sobrea queda dos corpos. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, n. 3. dez. 2004 (adaptado). O aspecto físico comum que explica a diferença de comportamento dos corpos em queda nessa discussão é o(a) a) peso dos corpos. b) resistência do ar. c) massa dos corpos. d) densidade dos corpos. e) aceleração da gravidade. Resolução: Quando os corpos se movimentam num fluido (ar ou água), além do peso que é constante surge também uma força, contrária ao movimento, que chamamos de força de resistência do ar ( R- B 02- (UEG - GO) Entre os poucos animais que desenvolveram o “paraquedismo” 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 paraquedas 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. e) durante sua queda, a força de resistência do ar (vertical e para cima) vai aumentando até superar a força peso (vertical e para baixo), após então, ele começa a subir. Resolução: As membranas interdigitais das patas funcionam como paraquedas aumentando a força de resistência do ar (devido ao aumento da área de contato com o ar) até que chega um momento em que a intensidade da força de resistência do ar fica igual à intensidade da força peso e ele entra em equilíbrio dinâmico (força resultante nula 03- (UECE - CE) Desde o início de 2019, testemunhamos dois acidentes aéreos fatais para celebridades no Brasil. Para que haja voo em segurança, são necessárias várias condições referentes às forças que atuam em um avião. Por exemplo, em uma situação de voo horizontal, em que a velocidade da aeronave se mantenha constante, A) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é não nula. B) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é maior que seu peso. C) a força de sustentação é maior que seu peso. D) a soma de todas as forças externas que atuam na aeronave é nula. Resolução: Estando a avião em voo horizontal (trajetória reta) e com velocidade constante, ele está em MRU e consequentemente em equilíbrio dinâmico o que implica que a soma vetorial de todas as forças externas que agem sobre o avião é nula, ou seja, a força resultante sobre ele é nula. Assim, na vertical, a força de sustentação aplicada pelo ar, deve anular a força peso e na horizontal a força motora deve anular a força de atrito com o ar. R- D 04- (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense – IFF) Quando um paraquedista abre seu paraquedas, a intensidade R da força de resistência do ar é, em geral, proporcional ao quadrado do módulo V da velocidade com que o paraquedista cai. Para um determinado paraquedista, quando a velocidade de queda é de 20 m/s, a força de resistência do ar é de 40 Newtons. A expressão algébrica que expressa corretamente a relação existente entre R e V para esse paraquedista é R- B 05- (PUC -MG) Após certo tempo de queda, a velocidade de um paraquedista torna-se constante. Nessas condições é CORRETO afirmar: a) A aceleração do paraquedista é igual à aceleração da gravidade. b) O peso do paraquedista fica nulo. c) A aceleração do paraquedista é nula fazendo com que ele flutue no ar. d) Ele vai percorrer distâncias iguais no mesmo intervalo do tempo. Resolução: Se a velocidade de queda é constante, ele está em MRU e consequentemente em equilíbrio dinâmico devendo percorrer distâncias iguais em intervalos de tempo iguais. R- D 06- FATEC – SP) Os aviões voam porque o perfil aerodinâmico de suas asas faz com que o ar que passa por cima e por baixo delas ocasione uma diferença de pressão que gera o empuxo. Esta força de empuxo é que permite ao avião se sustentar no ar. Logo, para que o avião voe, as hélices ou turbinas do avião é que empurram o ar para trás, e o ar reage impulsionando a aeronave para a frente. Desta forma, podemos dizer que o avião se sustenta no ar sob a ação de 4 forças: Caso um avião voe em velocidade constante e permaneça à mesma altitude, é correto afirmar que a somatória das (A) forças verticais é nula e a das horizontais, não nula. (B) forças horizontais é nula e a das verticais, não nula. (C) forças horizontais e verticais é nula. (D) forças positivas é nula. (E) forças negativas é nula Resolução: Como ele se move com velocidade constante na mesma altitude, na horizontal ele está em equilíbrio dinâmico (MRU) e, assim a força resultante na horizontal é nula (as forças horizontais se anulam). Como ele permanece na mesma altitude (não sobe nem desce) a força resultante na vertical é nula (as forças verticais se anulam). R- C 07- (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 – para de cair d) uniforme – à aceleração – para de cair Resolução: Analise o esquema abaixo: R- A 08- (UFSM - RS) Resolução: R- B 09- (UFLA - MG) Um corpo, ao se deslocar em um meio fluido (líquido ou gasoso) fica sujeito a uma força de e) N.s2/m2 Resolução: R- E 10- (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. Resolução: 11- (UEPB - PB) O gráfico abaixo representa a velocidade vertical do paraquedista em função do tempo. Assinale a alternativa que corresponde à sequência correta: a) VVFF b) FVFV c) VVFV d)VFVF e) FVVF Resolução: Segunda explicação Terceira explicação Quarta explicação R- A. 12- (FUVEST - SP) Uma caixa de papelão de base quadrada tem 0,2 kg 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 2 cm. (g = 10 a) Qual a intensidade da força de resistência do ar? b) Qual a velocidade da bala? Resolução: 
Força de resistência do ar