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Fisica - Empuxo - 2ª Lei de Newton - Movimento Uniformemente Variado

10/12/2010 - Baygolac disse...

"Uma bola de ferro com volume de 200 litros é solta dentro de uma caixa d’água cheia, a 5 m do fundo, com velocidade inicial zero". Calcule a velocidade da bola no fundo da caixa.


Como faço, por favor me mande as fórmulas...obrigado.

02/01/2011 - D.A. RESOLVE

Baygolak, bom dia. Sou Reginaldo, Professor de Física e Matemática do D.A., vou ajudá-lo em sua dúvida que trata de Força de Empuxo, 2ª lei de Newton e Movimento Uniformemente Variado.

O primeiro passo é esquematizar a situação descrita com todos os dados informados e as forças atuantes na esfera, tem-se:


O segundo passo é calcular a força resultante responsável pela variação no movimento da esfera. Para isso utilizam-se a 3ª e 2ª Leis de Newton. 
A 3ª Lei de Newton diz que a toda força de ação, corresponde uma força de reação de mesma direção, mesma intensidade e de sentido oposto a força de ação. Desta forma, após ser abandonada a esfera fica sujeita a força peso que a puxa para baixo e empurra a água dentro do recipiente. A água reage e surge uma força descoberta por Arquimedes e denominada Empuxo que empurra a esfera para cima. 
A 2ª Lei de Newton diz que a resultante das forças atuantes em um corpo é responsável pela aceleração desse corpo e, portanto,  diretamente proporcional a essa aceleração e a massa do mesmo. Tem-se:



Através das 3ª e 2ª Leis de Newton chegou-se a uma expressão matemática que aparece a aceleração da esfera dentro do recipiente com água. É necessário, agora, no terceiro passo, utilizar o conceito de densidade para substituir a massa da esfera que não foi dada, tem-se:


No quarto passo calcula-se a massa da esfera, deve-se tomar cuidado com a unidade de medida do volume da esfera que está em litros e é preciso estar em . Após os cálculos substitui-se o valor encontrado na expressão construída anteriormente, tem-se:


No quinto passo substituem-se os outros dados e se encontra a aceleração da esfera, tem-se:




O sexto passo é utilizar a Equação de Torricelli, movimento uniformemente variado, para calcular a velocidade com que a esfera chega ao fundo do recipiente. Como a esfera possui uma aceleração devido a força resultante aplicada sobre ela a Equação de Torricelli é correta para esse caso, tem-se:




A velocidade da esfera após se deslocar por 5 m até chegar ao fundo do recipiente é 9,34 m/s.


Baygolac, espero tê-lo ajudado em sua dúvida. Qualquer dificuldade no entendimento dos conceitos, mande-nos em forma de outra dúvida.


VEJA TAMBÉM:
Física - Hidrostática - Lei de Arquimedes - Empuxo
Física - Princípios e Leis Hidrostáticas
Física - M.U.V - 2ª Lei de Newton

Um comentário:

  1. Muito bom! O desenvolvimento foi de ótima qualidade, não deixando nenhuma duvida quanto a dedução e aplicação das equações.

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