A física do paraquedismo
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A física do paraquedismo


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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MAR E PETRÓLEO
ENGENHARIA DE EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO DE PETRÓLEO
 FÍSICA I
DOCENTE: DR. CAIO FILIPE BEZERRA MACEDO
SEMESTRE: 2018.2
A FÍSICA DO PARAQUEDISMO
ANA KAROLINA LACERDA LOBO
BEATRIZ DOS SANTOS SANTANA
LORENA CARDOSO BATISTA
Salinópolis, Pará
 Física I	 A Física do Paraquedismo
	Junho, 2018	
RESUMO
As leis que regem a mecânica Newtoniana geram relações que explicam os movimentos dos corpos e são utilizadas em diversos cenários. A exemplo disso, é possível observar o paraquedismo, o qual se caracteriza por ser uma situação de aventura cada vez mais comum no mundo e seu estudo possui particularidades que abrangem muito as aplicações da física, mais especificamente as leis de Newton. Desse modo, para um melhor conhecimento da situação, foi analisado o trajeto que um paraquedista faz desde o salto até a chegada ao solo, sabendo, assim, quais grandezas atuam sobre o mesmo. Portanto, obtém-se a compreensão dos efeitos que as leis de Newton ocasionam em um determinado contexto.
INTRODUÇÃO	
 Na mecânica clássica, existem três leis criadas pelo físico inglês Isaac Newton, as quais têm como característica principal a descrição de forma convincente do que leva a ocorrência dos diferentes tipos de movimentos. Segundo sua teoria, o necessário para o entendimento do movimento de um corpo é saber quais forças atuam sobre o mesmo e, em consequência disso, foi crucial um estudo mais aprofundado delas. 
 A primeira lei de Newton (Lei da Inércia) tem como princípio explicar que um corpo em estado de repouso ou movimento retilíneo uniforme, permanecerá nesse estado, a menos que uma força seja aplicada sobre ele; a segunda Lei apresenta uma relação diretamente proporcional entre a força que atua no corpo e sua aceleração; e a terceira Lei tem como teoria principal o fato de que toda ação possui uma reação, com mesma intensidade, mas em sentido diferente. 
 Assim sendo, no momento em que tratamos os diversos movimentos que ocorrem a cada instante, é válido lembrar da mecânica Newtoniana, a partir da qual é possível verificar uma relação existente entre uma força e aceleração produzida por ela, já que força é um agente que ocasiona uma determinada variação de velocidae em um corpo, gerando, assim, uma aceleração.
 Dessa forma, tem-se a noção de que é possível identificar aplicações destas leis em situações reais do cotidiano, como, por exemplo, em um salto de paraquedas, onde existem várias etapas que podem ser discutidas de forma mais aprofundada, estudando suas características e expondo as aplicações das leis de Newton que ocorrem na situação.
FUNDAMENTOS TEORICOS
O paraquedista, normalmente, salta de grandes alturas e, ao jogar-se de braços abertos no ar, este acaba sentindo a resistência do ar como uma forma de atrito, aplicando forças contrárias ao movimento de queda, que é para baixo. Dessa forma, o corpo do paraquedista empurra o ar para baixo e este se contrapõe, aplicando uma força para cima. Portanto, existem, basicamente, duas forças que atuam sobre o paraquedista: a gravidade da Terra e o atrito com o ar. 
Aplicação da Lei 
 Instantes Iniciais da Queda
A primeira etapa do movimento do salto de um paraquedista apresenta a força gravitacional responsável pela queda como apresentado na figura 01. Nesse instante inicial, a força de resistência do ar ainda é desprezível; desse modo, a aceleração de queda é praticamente igual à aceleração da gravidade. Assim sendo, a força peso vai acelerar o paraquedas, de forma que sua velocidade aumentará 9,8 m/s a cada segundo.
 Figura 01 \u2013 Forças que atuam no paraquedista no inicio da queda.
 
Movimento Acelerado
Durante a queda, a força de resistência do ar vai aumentando, devido ao aumento da velocidade (movimento acelerado), no entanto a força peso ainda é maior que a resistência do ar, como é possível observar na Figura 2.
 Figura 02 \u2013 Movimento Acelerado.
 
 
 Equilíbrio das Forças
Com o aumento da velocidade, a força de resistência do ar aumenta até atingir o valor da força de atração gravitacional, desse modo, quando as duas forças obterem valores iguais, elas entrarão em equilíbrio e a velocidade de queda se estabilizará.
Nesse estágio, temos a primeira velocidade terminal (por exemplo, aproximadamente 200 Km/h), porém, também não haverá mais aceleração e o paraquedista se moverá verticalmente em Movimento Retilíneo Uniforme. 
 Figura 03 \u2013 Resistência do ar e a força da gravidade entram em equilíbrio.
Abertura do Paraquedas
No terceiro momento o paraquedista Figura 04 \u2013 Abertura do Paraquedas. 
Abre o paraquedas, sendo assim, pode-se notar como as dimensões do sistema mudam, pois a área de contato com o ar aumenta muito ganhando da força da gravidade. O sistema apresenta uma desaceleração e vai perdendo velocidade.
Nesse momento a força da resistência do ar se torna maior que o peso, então o paraquedista recebe um \u201ctranco\u201d e sua velocidade vai reduzindo e por fim a resistência do ar se iguala ao peso do conjunto de paraquedas mais o paraquedista. 
 
 Equilíbrio no Solo 
Neste último momento, o paraquedista entra em equilíbrio, isto é, em repouso em relação ao solo. A força de reação normal é responsável pelo equilíbrio.
Figura 05 \u2013 Abertura do Paraquedas
Diagrama de corpo livre
Aplicação na prática
Uma pessoa de 77 kg salta de paraquedas e adquire aceleração para baixo de 2,5 m/s² logo depois da abertura do paraquedas. A massa do paraquedas é 5,2 kg. Calcule a força para baixo exercida pela pessoa no paraquedas.
Solução:
Para descobrir a força que o paraquedas exerce sobre o homem, vamos aplicar a segunda lei de Newton apenas ao homem, de acordo com o seguinte esquema de forças:
 Sendo:
FPQ = Força do Paraquedas
PH = Peso Homem
Então:
CONCLUSÃO
Com tudo o que foi exposto, observou-se a descrição do movimento de um paraquedista de forma bem clara, analisando seu descolamento com o uso de algumas leis e aplicações da física Newtoniana. Dessa maneira, constatou-se que ao saltar do avião, o paraquedista encontra-se no estado de queda livre, sofrendo verticalmente as ações da força peso, caracterizada pela ação da gravidade e da força de resistência do ar, a qual é oposta ao movimento do paraquedista. Logo, tem-se a aplicação da segunda lei de Newton, que estabelece uma associação entre força e aceleração. 
 Destarte, tal análise gera um melhor conhecimento dos fenômenos físicos presentes no contexto, já que é uma situação curiosa e com muita ocorrência nos dias atuais, fazendo-se possível entender que os conceitos estudados sobre as aplicações das leis de Newton podem ser aplicados a situações reais da vida cotidiana.
 
REFERÊNCIAS
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física: v.1 - Mecânica. 8ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.