FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Questão 128
Em desenhos animados é comum vermos a personagem tentando impulsionar um barco soprando ar contra a vela para compensar a falta de vento. Algumas vezes usam o próprio fôlego, foles ou ventiladores. Estudantes de um laboratório didático resolveram investigar essa possibilidade. Para isso, usaram dois pequenos carros de plástico, A e B, instalaram sobre estes pequenas ventoinhas e fixaram verticalmente uma cartolina de curvatura parabólica para desempenhar uma função análoga à vela de um barco. No carro B inverteu-se o sentido da ventoinha e manteve-se a vela, a fim de manter as características físicas do barco, massa e formato da cartolina. As figuras representam os carros produzidos. A montagem do carro A busca simular a situação dos desenhos animados, pois a ventoinha está direcionada para a vela.

Esquema dos carrinhos A e B com ventoinhas e velas.

Com os carros orientados de acordo com as figuras, os estudantes ligaram as ventoinhas, aguardaram o fluxo de ar ficar permanente e determinaram os módulos das velocidades médias dos carros A (\(V_A\)) e B (\(V_B\)) para o mesmo intervalo de tempo.

A respeito das intensidades das velocidades médias e do sentido de movimento do carro A, os estudantes observaram que:
Alternativas
A) \(V_A = 0\); \(V_B > 0\); o carro A não se move.
B) \(0 < V_A < V_B\); o carro A se move para a direita. Correta
C) \(0 < V_A < V_B\); o carro A se move para a esquerda.
D) \(0 < V_B < V_A\); o carro A se move para a direita.
E) \(0 < V_B < V_A\); o carro A se move para a esquerda.
Resolução Comentada

Ideia-chave. A questão compara duas formas de produzir propulsão com uma ventoinha: no carro B, a ventoinha sopra diretamente para trás; no carro A, o ar é lançado contra a vela e depois redirecionado.

1. Carro B. A ventoinha empurra o ar para a esquerda. Pela terceira lei de Newton, o ar exerce sobre a ventoinha uma força para a direita. O carro B é impulsionado nessa direção.

2. Carro A. A ventoinha também empurra o ar para a direita, mas parte do efeito sobre o carro vem da interação do fluxo com a vela. Como há espalhamento e perdas no processo de redirecionamento do ar, a propulsão efetiva é menor que a obtida no carro B.

3. Sentido do movimento. A força resultante no carro A aponta para a direita, isto é, para o lado da vela. Portanto, o carro se move, mas com velocidade média menor que a do carro B.

\[ 0 < V_A < V_B \]

Conclusão: o carro A move-se para a direita com velocidade menor que a do carro B. Alternativa (B).