8.6
Uma verificação de segurança em um navio utiliza um peso de teste pesado. O peso é levantado e depois liberado para estudar como a resistência do ar afeta o movimento. Depois de solta, o peso começa do repouso e cai pelo ar.
A gravidade o puxa para baixo, enquanto o ar empurra para cima contra seu movimento. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a mudança na velocidade depende da força líquida.
A combinação dessas forças gera uma equação diferencial que liga aceleração à velocidade. Dividir a equação pela massa dá uma forma mais simples.
Definir a razão entre a constante de arrasto e a massa como a constante b facilita a separação da equação diferencial.
Integrar a equação e reescrevê-la para encontrar a equação da velocidade em função do tempo obtém uma equação exponencial. Usar a velocidade inicial zero ajuda a encontrar a constante restante na solução.
À medida que o tempo avança, a velocidade se aproxima de um valor constante conhecido como velocidade terminal. Com peso de 10 quilos e constante de arrasto de 2 newtons-segundo por metro, o modelo prevê uma velocidade terminal de 49 metros por segundo.
Ao analisar o movimento de objetos em queda, é essencial considerar não apenas a força da gravidade, mas também a resistência do ar, que se opõe ao mo…
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