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112 – Uma bola de tênis lisa, com massa de 50 g e 60 mm de diâmetro, é golpeada a 20 m/s na sua parte superior (topspin) de modo a ganhar uma rotação (no sentido horário) de 7000 rpm. Admitindo que a bola é lisa, calcule a sustentação aerodinâmica atuando sobre a bola. Avalie o raio de curvatura da sua trajetória para a máxima elevação num plano vertical. Compare com o raio para o caso sem rotação. Ar padrão (υ = 1,45 × 10-5 m²/s ; γ = 12,3 N/m³).

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há 2 anos

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há 2 anos

Para calcular a sustentação aerodinâmica atuando sobre a bola de tênis, é necessário conhecer o coeficiente de sustentação (Cl) da bola. Como a bola é lisa, o valor de Cl é baixo e pode ser considerado igual a zero. Portanto, a sustentação aerodinâmica atuando sobre a bola é nula. Para avaliar o raio de curvatura da trajetória para a máxima elevação num plano vertical, é necessário considerar a força de Magnus, que é a força resultante da rotação da bola. A força de Magnus é perpendicular à velocidade da bola e é dada por: Fm = (1/2) * ρ * A * Cl * w * v Onde: ρ = densidade do ar A = área da seção transversal da bola Cl = coeficiente de sustentação w = velocidade angular da bola (em rad/s) v = velocidade da bola Fm = força de Magnus Como Cl é igual a zero, a força de Magnus é nula. Portanto, o raio de curvatura da trajetória para a máxima elevação num plano vertical é o mesmo que para o caso sem rotação. O raio de curvatura da trajetória pode ser calculado pela equação: R = v² / (g * sinθ) Onde: v = velocidade da bola g = aceleração da gravidade θ = ângulo de lançamento Para a máxima elevação, θ é igual a 45 graus. Substituindo os valores na equação, temos: R = (20 m/s)² / (9,81 m/s² * sin 45°) = 40,8 m Portanto, o raio de curvatura da trajetória para a máxima elevação num plano vertical é de aproximadamente 40,8 metros.

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