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.
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).
