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Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 81 Em circunstâncias comuns, todavia, esses contatos interatômicos não são possíveis pois seria necessário uma perfeita adesão entre superfícies planas constituídas apenas do metal 100% puro. Na prática, mesmo uma superfície metálica altamente polida está longe de ser plana, em escala atômica como mostra a Figura 44. Além disso, as superfícies dos objetos comuns sofrem oxidação, ficando recobertas por uma camada de óxido e outros con- taminantes, o que reduz a possibilidade de fusão sob pressão. Figura 44b – Quando apoiamos as mãos sobre o solo, microscopicamente apenas 1/ 10.0000 da superfície da palma da mão está efetivamente em contato com o solo. Não é incrível ? Quando duas superfícies são colocadas em contato, somente os pontos salientes se tocam. (E como se duas cadeias de montanhas fossem colocadas uma sobre a outra.) A área microscópica real de contato é muito menor do que a macroscópica aparente, por um fator quase igual a 104 vezes menor. Os pontos de fusão ocorrem apenas na minúscula área de contato real. Quando as superfícies são deslocadas umas sobre as outras, há uma ruptura e uma regeneração contínua das fusões, à medida que novos contatos são estabelecidos durante o deslizamento. É importante saber que, ao contrário do que a maioria das pessoas pensa: 1) A força de atrito que está agindo num corpo não é diretamente proporcional à força normal N que atua nele. Em outras palavras, se a força normal N que está agindo no corpo, por exemplo, triplicar de valor, não implica que a respectiva força de atrito também deva triplicar. 2) A força de atrito não é diretamente proporcional ao peso do corpo. Para entender esses fatos, observe a Figura 44c. Como as caixas A e B encontram-se em equilíbrio estático, podemos escrever : N1 = m.g, PA = T1 = Fat1 Fat1 = PA A força de atrito que está agindo na caixa B é igual ao peso da caixa A (Fat1 = PA), impedindo o escorregamento da caixa B ao longo da mesa (Figura 44c). A T1Fat1 m.g N1 PA B T1 Figura 44 c Entretando, o que ocorre ao “triplicarmos o peso da caixa B” como mostrado na Figura 44d ? Pense fisicamente será que faria sentido a caixa B passar a escorregar ao longo da mesa só por termos colocados mais duas caixas idênticas sobre ela? A T2Fat2 3m.g N2 PA B B B T2 Figura 44 d Lógico que não, pois a força de atrito que age nela continuará tendo a mesma intensidade do peso da caixa A : N2 = 3.m.g, PA = T2 = Fat2 Fat2 = PA Já pensou como seria cômico se a força de atrito Fat2 triplicasse quando as outras duas caixas fossem empilhadas à caixa B como mostrado na Figura 44d ? A caixa B sairia andando para a esquerda sozinha (rsrsrr....) arrastando a caixa A, que iria subindo ..... que piada hein ? Assim, vemos que, embora o “tanto o peso da caixa B quanto a sua normal N tenham triplicado”, a força de atrito permaneceu constante Fat1 = Fat2 = PA. Note que a caixa B, nas figuras 44c e 44d, não encontra-se necessariamente na iminência de escorregar, o que nos impede de admitir que a força de atrito estático já tenha atingido o seu valor limite Fatmax = .N = e. m.g. Profinho, mas me disseram que a força de atrito era diretamente proporcional à normal e ao peso do corpo. O que quiseram dizer com isso então ? Ah, Claudete, trata-se apenas de uma força de linguagem. Na verdade, essas pessoas estão se referindo ao valor limite da força de atrito, chamado de Fatmax, aquele valor atingido quando o corpo encontra-se na iminência de escorregar. Na Figura 44e, admita que o operador aplique à corda uma tração suficientemente grande para levar à caixa à iminência de escorregar. Nessa situação, a força de atrito terá atingido o seu valor limite: Fatmax = e .N = .m.g T1Fat1 m.g N1 B Supondo iminência de escorregar Figura 44 e Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 82 Entretanto, na figura 44f, ao empilharmos mais dois blocos, o peso do conjunto B triplicará, assim como a normal N2. T2Fat2 3m.g N2 B B B Supondo iminência de escorregar Figura 44 f Para levar novamente o conjunto B à iminência de escorregar, o operador deverá aplicar uma tração T2 três vezes maior que antes, até equiparar o novo valor da força de atrito limite: T2 = Fat max = e .N = e.(3.m.g) Vimos, portanto, que quem é diretamente proporcional à normal N é o “valor limite” da força de atrito (que age somente na iminência de escorregar). O mesmo ocorre ao Fat cinético, que também é diretamente proporcional à normal N que age na superfície de contato Fatcin = c. N. Entretanto, esses são apenas casos particulares da força de atrito e, portanto, não podem ser tomados como regra geral. Não perca de vista os exemplos mostrados nas figuras 44c e 44d, quando vimos que a força de atrito agindo no bloco B não triplicou de valor quando o seu peso triplicou, evidenciando que a força de atrito agindo no corpo não é diretamente proporcional à normal N nem ao peso do corpo, exceto nos casos particulares mostrados anteriormente (Fat limite e Fat cinético). 3) A força de atrito seco (estático ou cinético) independe da área de contato entre o corpo e a superfície. Isso significa que não faz a menor diferença se você vai puxar o bloco deitado (figura 44g), apoiado sobre uma maior área de contato, ou em pé (figura 44h), apoiado sobre uma menor área de contato. A dificuldade que você vai sentir ao puxar o bloco será exatamente a mesma, apesar de eu saber que você está duvidando . T1Fat1 m.g N1 B Figura 44 g - puxando o bloco deitado, apoioado na maior área de contato Esse comportamento da força de atrito é observado experimentalmente, mas não tem uma explicação teórica muito simples. Devemos ter em mente, também, o fato de que, aquilo que vemos a olho nu como sendo a área de contato entre o bloco e a mesa, quando observador microscopica- mente se revelam míseros pontos de contato “aqui acolá” entre o bloco a mesa, como mostrado na figura 44a Fat1 m.g N1 B T1 Figura 44 g - puxando o bloco em pé, apoioado na menor área de contato 4) A força de atrito que trocamos com o solo, quando caminhamos ou corremos(sem patinar, sem escorregar) é atrito estático, assim como o atrito trocado entre as rodas de um carro e o asfalto (desde que não estejam derrapando). 5) O atrito cinético independe da velocidade do corpo. O leitor, entretanto, não deve confundir “a força de atrito que está agindo efetivamente no corpo” com a “força de atrito máxima”, isto é, a máxima força de atrito disponível, também chamada de força de atrito limite. A força de atrito que age num corpo só atinge o valor máximo Fatmax = E.N quando o corpo em repouso está na iminência de escorregar. A partir dessa situação, se a força solicitadora crescer ainda mais um pouco, o corpo passará a escorregar e a força de atrito assumirá o seu valor cinético Fat = C.N. Logicamente, a força de atrito máxima Fatmax = E.N é diretamente proporcional à normal N, mas, isso não implica que a força de atrito que está agindo no corpo seja diretamente proporcional à normal N. Afinal de contas, a força de atrito que está efetivamente agindo no corpo só atinge o valor Fatmax quando ele estiver na iminência de escorregar. Portanto, evite generalizações: embora possamos dizer que a força de atrito máxima é diretamente proporcional à normal, não podemos generalizar dizendo que a força de atrito que está agindo no corpo em qualquer situação é diretamente proporcional à normal N, nem mesmo diretamente proporcional ao peso do corpo ou à sua massa, erro muito comum entre os estudantes de Física.Da mesma forma, a força de atrito cinética Fatcin = C.N é diretamente proporcional à normal N, mas, isso não implica que a força de atrito que está agindo no corpo em qualquer situação seja diretamente proporcional à normal N. Afinal de contas, a força de atrito que está efetivamente agindo no corpo só assume o seu valor cinético quando ele estiver escorregando, o que nem sempre está ocorrendo. Em linhas gerais, a força de atrito que está agindo num corpo só é diretamente proporcional à normal N em situações bem particulares: (1) se ele é mantido na iminência de escorregar ou (2) se ele estiver escorregando. Em todos os outro casos, a força de atrito não é diretamente proporcional à normal N que age no corpo. 3.4– Resistência dos fluidos O ar e outros fluidos resistem a movimentos realizados “dentro” deles. É graças a isso que o pára-quedas funciona: quando o paraquedista salta, ele é submetido a uma força de resistência exercida pelo ar. Ela se manifesta como um vento forte para cima que vai aumentando a medida que ele cai. A velocidade de queda também aumenta até atingir um valor limite. Sabe-se que um paraquedista em queda livre (paraquedas fechado) atinge uma Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 83 velocidade máxima em torno 200 km/h. Porém, sem a força de resistência do ar (no vácuo) eles atingiriam velocidades muito maiores: saltando de uma altura de 1000 metros chegariam ao chão com uma velocidade de 508 km/h. Figura 46A – “Skydivers” abrem os braços e as pernas para maximizar a área do seu corpo, aumentando a força de resistência do ar que atua sobre eles. Essa posição de vôo é chamada de “grande águia”. Quando o paraquedista abre o pára-quedas, a força de resistência se torna muito maior devido ao formato e à área do pára-quedas. Com isso sua velocidade cai rapidamente, atingindo valores menores que 10 km/h seguros o suficiente para uma aterrissagem tranqüila. O skydiver pode variar sua rapidez mudando sua posição. Mergulhar no ar com a cabeça ou os pés para baixo é uma maneira de encontrar menos ar pelo caminho e, assim, sofrer menor força de resistência aerodinâmica e alcançar a máxima velocidade terminal. Uma velocidade terminal menor será alcançada abrindo os braços e as pernas, aumentando a área da secção transversal do corpo. A velocidade terminal mínima é alcançada quando o pára-quedas é aberto, visto que a área transversal é maximizada nessa circunstância. Se neste caso a força de resistência é útil, há outras situações em que procuramos evitá-la. É o caso do projeto de carrocerias de automóveis. Talvez você já tenha ouvido frases do tipo “tal automóvel é mais aerodinâmico”. O que quer dizer isso? Quer dizer que, dependendo do formato que um veículo tiver, ele sofre uma força de resistência do ar maior ou menor. Os veículos mais esportivos têm um formato mais aerodinâmico, ou seja, de cortar o ar de uma maneira mais eficaz, diminuindo a resistência. Isso melhora o desempenho do veículo (velocidade final atingida) e economiza combustível, pois o motor não precisa de tanta força para manter a velocidade. O formato do carro é caracterizado por um número chamado coeficiente de arrasto aerodinâmico, indicado por Cx. Quanto menor o coeficiente, melhor a "aerodinâmica". Normalmente o Cx dos veículos varia entre 0,3 e 0,9. A tabela ao lado mostra o valor de Cx para vários formatos. Porém a força de resistência não depende apenas do formato do objeto. Vários outros fatores influem. Um deles é a área do objeto voltada para o movimento. Ela está relacionada ao tamanho do objeto: um pára-quedas grande por exemplo, sofrerá uma resistência maior do que um pequeno. Um guarda-chuva, se usado como pára-quedas tem um efeito desastroso, porque sua área é muito pequena e a força de resistência será insuficiente para diminuir a velocidade de queda de uma pessoa até um valor seguro. Para determinar a área, devemos verificar qual é o lado do objeto que está voltado para o movimento, e a partir daí descobrir em que ponto essa área é maior. Veja a ilustração a seguir, por exemplo, onde mostramos a área de um automóvel voltada para o movimento. Figura 46B – Ao contrário do atrito entre sólidos, a resistência dos fluidos depende da área do móvel transversal à sua direção de movimento. A velocidade relativa não influi no atrito cinético entre corpos sólidos, mas influi diretamente na resistência que o fluido impõe quando um móvel está passando através dele. Quanto maior for a velocidade do carro, maior é a força de resistência que ele sofre. Se um passageiro colocar o braço para fora do vidro, sentirá um pequeno vento na mão quando a velocidade do veículo é baixa. Mas quando ela é alta, o vento empurra fortemente sua mão para trás. Essa é a força de resistência do ar, que aumenta com a velocidade. Evidentemente, se além disso houver um vento contrário ao movimento do móvel, a velocidade relativa será maior. Por outro lado um vento favorável deverá ter descontada a sua velocidade no cálculo. Na verdade, um carro a 100 km/h movendo-se em um dia sem vento ou a 70 km/h contra um vento de 30 km/h sofrerá a mesma força de resistência. O mesmo vale para um carro em repouso sujeito a um vento frontal a 100 km/h. Finalmente, há um último fator que influi na intensidade da resistência do ar: a densidade do próprio ar (ou outro fluido). A densidade do ar depende da temperatura e da pressão ambiente. Em locais de menor altitude, a pressão atmosférica é maior e o ar é mais denso e, portanto, oferece mais resistência ao movimento. O mesmo vale para locais onde a temperatura é menor : o ar se torna mais denso dificultando mais o movimento através dele. Há uma fórmula que resume todas essas características que discutimos até aqui e que expressa o valor da força de resistência no ar e outros fluidos para a maioria das situações: FRes = 2 1 .Cx..A.Vn ou, de forma mais resumida: FRes = K.V n , com K = 2 1 .Cx..A onde K é constante durante o deslocamento do móvel e n é um expoente determinando experimentalmente, geralmente valendo 1 ou 2. Quando um corpo cai verticalmente sob ação do seu peso e da resistência do ar (mantenha os olhos na Figura 47 para entender a sequência), a sua aceleração, em cada instante, é dada pela 2a lady de Newton : m K.v m.g m K.v P m F a nn R Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 84 Tabela de coeficientes de arrasto aerodinâmico Cx Formato Descrição Cx Formato mais aerodinâmico 0,08 Carro esporte 0,25 Semi-esfera face plana atrás 0,38 Carros de passeio 0,40 Esfera 0,47 Ônibus 0,70 Cilindro vertical 0,90 Caminhão 0,90 Ciclista em competição 0,90 Cubo 1,05 Placa quadrada 1,2 Semi-esfera face plana frontal 1,42 Motociclista 1,8 Secção em forma de C 2,3 P v = 0 P v k.v n P v k.v n P v k.v n a a a P k.v n a = 0 v a = g (a) (b) (c) (d) (e) Figura 47 A figura 47a mostra uma bola de ferro caindo, a partir do repouso v = 0 sob ação do seu peso. Assim, a sua aceleração inicial será: m 0 m.g m K.v P m F a n R = g Entretanto, à medida que sua velocidade vai aumentando, a força de resistência do ar K.Vn também crescerá gradativamente, diminuindo a força resultante FR = P – K.Vn sobre a bola e, conseqüentemente, a sua aceleração de queda (Figura 47b). Apesar da aceleração do móvel estar diminuindo, ela continua sempre a favor da velocidade do móvel (v, a). Assim, a velocidade do corpo em queda continua crescendo, apesar de fazê-lo num ritmo cada vez menor. Esse ritmo é dado pela aceleração do movimento, cuja intensidade está diminuindo, por conseqüência da gradativa diminuição daforça resultante FR sobre a bola (Figuras 47c e 47d). v t a t v L g Figura 48 Quando a velocidade cresce o suficiente para que a resistência do ar se equipare ao peso do corpo (P = K.Vn), a força resultante sobre ele se anula (FR = 0, a = 0) fazendo com que a velocidade pare de aumentar, o mesmo ocorrendo à resistência do ar K.Vn . Desse ponto em diante (Figura 47e), dizemos que a bola atingiu a velocidade terminal ou velocidade limite VL e prosseguirá em MRU até tocar o solo. A Figura 48 mostra o comportamento da velocidade e da aceleração do corpo em queda, do instante inicial (repouso v = 0, a = g) até o momento em que a velocidade limite é atingida (a = 0, V = VL). A velocidade limite pode facilmente ser determinada pela condição a seguir: P = K.Vn m.g = K.Vn V = n K g.m VL = n K g.m O resultado acima obtido mostra que objetos mais pesados tendem a atingir velocidades limites maiores que os mais leves e, por isso, tendem a chegar ao solo antes. Figura 49A – Quando dois corpos têm o mesmo formato aerodinâmico e diferem apenas pelo peso, o mais pesado tende a cair mais rapidamente que o mais leve. Para melhor ilustrar esse fato, considere uma mulher e um homem saltando de pára-quedas de uma mesma altitude (Figura 49A). Suponha que o homem é duas vezes mais pesado que a mulher e que seus pára-quedas (de mesmo tamanho) estão abertos desde Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 85 o início. Pára-quedas de mesmo tamanho significa que, com uma mesma rapidez de queda, a resistência do ar é igual para ambos. Quem chega primeiro ao solo — o homem pesado ou a mulher leve? A resposta é que a pessoa que cai mais rápido chega primeiro ao solo — ou seja, a pessoa que alcança uma velocidade limite maior. À primeira vista, pode parecer que como os pára-quedas são idênticos, as velocidades limites de cada um serão as mesmas e que, portanto, eles atingiriam o solo juntos. Entretanto, esse raciocínio só seria correto para pessoas de mesmo peso. Vimos que uma pessoa alcançará a sua velocidade limite quando a força de resistência aerodinâmica sobre seu pára-quedas se igualar ao seu peso. Sendo, a mulher, mais leve que o homem, a força de resistência (que cresce com o aumento da velocidade) primeiro empata com o peso m.g dela, para continuar crescendo e, só depois, finalmente empatar com o peso M.g do homem. Assim, quando a resistência K.vn empatar com o peso m.g da mulher e a sua velocidade estacionar no seu valor limite, a velocidade do homem ainda continuará crescendo, até que K.vn (dele) aumente o suficiente para empatar com o seu peso M.g. Percebemos, então, que a velocidade limite atingida é maior para a pessoa mais pesada, com o quê, ele (o homem) chegará primeiro ao solo. Algumas Velocidades Limites no Ar Objeto Velocidade Limite Distância (*) Pessoa em queda 60 m/s 430 m Pára-quedista (típico) 5 m/s 3 m Bola de beisebol 42 m/s 210 m Bola de tênis 31 m/s 115 m Bola de basquete 20 m/s 47 m Bola de pingue-pongue 9 m/s 10 m Gotas de chuva 7 m/s 6 m (*)“Esta é a distância que o corpo deve percorrer em queda, a partir do repouso, para atingir 95% da sua velocidade limite. Fonte: Adaptado de Peter J. Brancazio, Sport Science, Simon & Schuster, Nova torque, 1984. Note que a velocidade limite é dada por VL = n K g.m , onde o termo K = 1/2.Cx..A inclui os parâmetros área A, densidade do fluido, coeficiente de arrasto aerodinâmico Cx relacionado ao formato do corpo, de forma que todos esses parâmetros influenciam o tempo de queda de um corpo sob ação da força de resistência do ar. De acordo com as expressões acima, vemos que, tendem a cair mais rapidamente (atingem maior velocidade limite) os corpos que possuem maior massa m, menor área A de secção transversal, formato mais aerodinâmico (menor Cx) se movendo através de fluidos de menor densidade . Ou seja, Aristóteles tem razão apenas quando se leva em consideração a resistência do ar . No vácuo, entretanto, os corpos caem livre da ação da resistência do ar, de forma que todo e qualquer corpo cairá com a mesma aceleração constante dada por : RF peso m.ga g m m m independente da sua massa m, formato, etc, conforme mostrado acima. Em suma, no vácuo, quaisquer corpos, abandonados de uma mesma altura, chegam sempre juntos ao solo. Em geral, os gatos criados em apartamentos gostam de dormir no parapeito das janelas. Quando um deles cai, acidentalmente, de uma janela até a calçada, a extensão das lesões (como o número de fraturas ou de mortes) será menor quanto maior for a altura da queda, caso ele caia do sétimo ou oitavo andares para cima. Figura 49B – Quando um gato cai em queda livre, o seu corpo atua como um pára-quedas, que reduz a extensão das lesões que ele sofrerá no impacto contra o solo. Entretanto, durante a queda do felino, “o seu pára-quedas só abrirá” após o gato cair cerca de 6 andares. Somente a partir daí o efeito de frenagem terá início. Há até mesmo um recorde de um gato que caiu do 32o andar de um edifício e sofreu apenas leves contusões em seu tórax e num dente. Por que isso acontece ? A velocidade do gato, durante a queda, se comporta de acordo com o gráfico V x t da figura 49C. A seguir, eu Renato Brito explicarei o gráfico: V t t1 vL1 vL2 0 t2 Figura 49C – A velocidade do gato do gato durante a sua queda apresenta dois valores limites VL1 e VL2 . A velocidade dele é decrescente após o instante t1 em que seu “pára- quedas natural” se abre. Antes de qualquer coisa, lembremos que a força de resistência do ar é dada por: FRes = 2 1 .Cx..A.Vn = K.V n , com K = 2 1 .Cx..A e, portanto, depende do formato (Cx) e da área (A) do corpo transversal ao sentido do movimento. Adicionalmente, devemos lembrar que o gato não é um corpo rígido, como uma bola, mas sim, um ser vivo que tem mobilidade Física Simétrico Pré-Universitário – Há 25 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses – www.simétrico.com.br 86 e que pode mudar o formato do seu corpo, abrindo ou fechando as patas conforme a sua vontade própria. O que ocorre ao gato durante a sua queda ? Você certamente já saltou de um trampolim de uma piscina e já sentiu o frio que dá na barriga no início da queda, provocado pela aceleração do movimento de queda. O mesmo ocorre ao gato no início da sua queda: o gato fica assustado se encolhe todo e mantém seus pés por baixo do seu corpo, a cabeça encolhida e a espinha curvada para cima, diminuindo a área da secção transversal A. Uma área de secção transversal pequena levará a um pequeno valor de K = 1/2.Cx..A e, conseqüentemente, a um grande valor da velocidade limite VL1 = n 1 m.g K a ser atingida pelo gato, conforme o gráfico da figura 49C. Se o gato permanecesse encolhido durante toda a sua queda, sua velocidade aumentaria até atingir o valor limite VL1 (Figura 49C) mas, entretanto, essa velocidade limite não chega a ser atingida. Por quê ? O mal-estar da queda livre, sentido pelo gato, é proveniente da sua aceleração de queda. Entretanto, conforme explicado nas figuras 47 e 48, sabemos que a aceleração a de queda do gato (dada pela inclinação do gráfico na figura 49C) vai gradativamente diminuindo no intervalo [0, t1] : n R 1F m.g K .Va m m Quando essa aceleração se torna suficientemente pequena, o mal-estar da queda livre (causado pela aceleração) praticamente desaparece (instante t1 do gráfico, figura 49C, quando K.Vn está quase empatando com o peso P do felino). O gato, então, relaxa, estica as pernas e o pescoço horizontalmente e sua espinha fica reta (parecendo com um esquilo voador). Estas atitudes bruscamente aumentam a área A transversal do gato (aumentando o K) e, conseqüentemente,a força de resistência k.Vn, fazendo com que esta bruscamente passe a superar o peso (k2.Vn > P), de forma que a queda do gato passa a ser RETARDADA a partir do instante t1 (veja figura 49C) !! Com o brusco aumento da área A do seu corpo e, conseqüentemente da constante K2 = 1/2.Cx..A , a velocidade do gato passa a diminuir (veja o gráfico) visando a atingir o valor limite VL2 = n 2 m.g K menor que VL1 , visto que K2 > K1. Estudos revelam que o instante t1 (mostrado no gráfico da figura 49C), é atingido após o gato já ter despencado cerca de 6 andares em queda livre, de forma que a queda do gato só passa a ser retardada (a velocidade da queda dele só começa a diminuir) após o gato já ter caído mais de 6 andares. Desta forma, fica claro porque muitos gatos que caem de grandes alturas não se machucam gravemente: no caso de quedas de alturas superiores a 6 andares, digamos, 10 andares, 15 andares, quanto maior for essa altura, menor será a velocidade de aterrissagem do gato, portanto, menores os danos ao corpo do felino. Isso está relacionado ao trecho decrescente do gráfico da Figura 49C. Logicamente que, para alturas inferiores a 6 andares (tempo de queda inferior a t1), quanto maior for a altura da queda, maior será a velocidade de aterrissagem do animal, maior será a extensão das lesões do felino ao atingir o solo. É importante ressaltar que um gato não atinge o solo num impacto violento, como durante a queda de um copo, por exemplo. Um pouco antes do final da queda, quando se aproxima do solo, o gato encolhe suas patas traseiras, preparando-se para a aterrissagem, de forma que ele primeiro cai com as patas dianteiras para, em seguida, apoiar as traseiras no solo. Autoteste 2 Por que as probabilidades de sobrevivência são as mesmas se cairmos de um penhasco a 500 m do solo, sem pára-quedas, ou de um avião a 3000 m de altura? EXEMPLO - Um gato caindo atinge uma primeira velocidade limite de 96 km/h, enquanto está encolhido, quando então se estica duplicando a sua área transversal. Qual a velocidade escalar da queda quando ele atinge uma nova velocidade limite ? Admita que a força de resistência é dada por FRes = K.V2. Solução: A velocidade limite é atingida quando a força de resistência do ar se equipara ao peso do corpo. Assim: FRes = K.V2 = m.g VL = K g.m onde K é uma constante diretamente proporcional à área do móvel. Sejam VL1 e VL2 as velocidades limite, e A1 e A2 as áreas correspondentes. Segundo o enunciado, o gato duplicou a sua área transversal, ou seja, A2 = 2.A1 o que implica K2 = 2.K1. As velocidades limites VL1 e VL2 são dadas por: VL1 = 1K g.m VL2 = 2K g.m Dividindo membro a membro as expressões acima, temos: 2L 1L V V = 1 2 K K = 1 1 K K.2 = 2 Finalmente, substituindo VL1, vem: 2 V 96 2L = 1,41 VL2 67 km/ h. Em abril de 1987, durante um salto, o pára-quedista Gregory Robertson notou que sua companheira, Debbie Williams, havia sido nocauteada numa colisão com um terceiro companheiro, ficando impossibilitada de abrir seu pára-quedas. Robertson, que estava bem acima de Williams naquele momento e ainda não
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