Carrinho, para onde se move?
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Ashitaka
Carlos Adir
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Para onde se move o carrinho?
Carrinho, para onde se move?
por Carlos Adir Dom 08 Mar 2015, 19:01
Relembrando a primeira mensagem :
Não sei exatamente onde postar, mas se alguem souber, por favor mova.
Nestes ultimos dias vi a postagem no grupo do facebook "Rumo ao ITA":
[OFF] Para descontrair
Link
Ai gerou uma discussão
Vamos ver quantos diferem da resposta, marque a opção.
Antes de ler a resposta abaixo, pense para onde vai o carrinho após ligar o ventilador.
Então aqui abaixo está uma explicação do que ocorre:
Não sei exatamente onde postar, mas se alguem souber, por favor mova.
Nestes ultimos dias vi a postagem no grupo do facebook "Rumo ao ITA":
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Vamos ver quantos diferem da resposta, marque a opção.
Antes de ler a resposta abaixo, pense para onde vai o carrinho após ligar o ventilador.
Então aqui abaixo está uma explicação do que ocorre:
- Resposta:
Consideremos o intervalo de 1 segundo.
Consideremos o vento como uma particula de massa m, e o carrinho como um todo de massa M.
O ventilador gira, faz com que o vento ganhe uma velocidade v, e o carrinho v'.
Para calcular a relação entre estas velocidades, podemos usar quantidade de movimento:
A energia do vento seria então:
Enquanto a energia do carrinho:
A energia total será:
A quantidade de movimento resultante será:
Quando o vento bate na vela, temos que quantidade de movimento é transferida, e considerando a colisão perfeitamente elástica, temos que a energia total se conserva. E adotando v1 e v2 a velocidade da particula e do carrinho respectivamente após a colisão:
Montemos um sistema:
Igualando ambos temos:
Queremos achar a velocidade v_2, e saber se é diferente de 0, e se sim, seu sentido. Utilizamos a relação da quantidade de movimento equivalente:
Logo, v_2 será equivalente a 0, se e somente se a velocidade v' for igual a v. Mas para isso ocorrer, temos que M=m, e então teremos que v_2=0/0, uma indeterminação.
Podemos desprezar qualquer perda de energia, pois ela é infima.
Podemos considerar o vento como uma particula, ou subdividir ela em infinitesimais particula. Mas então sua soma dará o resultante de massa m, e sua velocidade como é comum para todas, então não é alterado o valor.
Podemos considerar o intervalo de 1 segundo, ou de vários segundos, o que não interfere no resultado da resposta. A energia de 1 segundo seria equivalente à energia que o ventilador gasta.
Portanto, a chave desta questão seria energia. A energia nunca some "de uma hora para outra", e não podemos considerar tanta perda de energia por decorrência de atrito ou resistência do ar.
A resposta é então, que o carrinho se move para a direita.
Tem um tópico semelhante aqui:
Colisões
Já é utilizado este conceito em aviões, para reduzir a velocidade do avião, quando necessário:- Avião:
Barco a vela com ventilador
Mythbusters Blow your own sail full scale
COMO REFRESCAR SEU QUARTO UTILIZANDO VENTILADOR E SKATE
Créditos a Fernando Lang da Silveira, e outros.
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∴ ≈ ≠ ≡ ≢ ≤ ≥ × ± ∓ ∑ ∏ √ ∛ ∜ ∝ ∞
∀ ∃ ∈ ∉ ⊂ ⊄ ⋂ ⋃ ∧ ∨ ℝ ℕ ℚ ℤ ℂ
⊥ ║ ∡ ∠ ∢ ⊿ △ □ ▭ ◊ ○ ∆ ◦ ⊙ ⊗ ◈
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Carlos Adir- Monitor
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Convidado Sex 20 Mar 2015, 20:55
Esses problemas de física me revelam o quanto sou leigo no assunto. Acertar só por alternativa mesmo, KKK.
Eu tentei pensar esse exercício como se eu estivesse empurrando uma parede. Suponho que o carrinho não se move, imaginando que a mesma força que ele aplica para frente sobre o "guidão" do carrinho é aplicada sobre a sua superfície. Como se fosse um par ação e reação.
Pensei no modo de caminhar também, envolvendo o atrito estático. Aquela história de você empurrar o chão para trás e ele te empurrar para frente, e você teoricamente nunca sair do lugar, como se fosse uma esteira. Tipo, você empurra o carrinho para trás e ele te empurra para frente, mas você nunca sai do lugar.
Enfim, venho com mais imaginação do que conhecimento.
Eu tentei pensar esse exercício como se eu estivesse empurrando uma parede. Suponho que o carrinho não se move, imaginando que a mesma força que ele aplica para frente sobre o "guidão" do carrinho é aplicada sobre a sua superfície. Como se fosse um par ação e reação.
Pensei no modo de caminhar também, envolvendo o atrito estático. Aquela história de você empurrar o chão para trás e ele te empurrar para frente, e você teoricamente nunca sair do lugar, como se fosse uma esteira. Tipo, você empurra o carrinho para trás e ele te empurra para frente, mas você nunca sai do lugar.
Enfim, venho com mais imaginação do que conhecimento.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Euclides Sex 20 Mar 2015, 21:00
No caso do menino e o carrinho, a essência é essa Dezotti. Haverá diferença entre os dois sistemas?
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In memoriam - Euclides faleceu na madrugada do dia 3 de Abril de 2018.
Lembre-se de que os vestibulares têm provas de Português também! Habitue-se a escrever corretamente em qualquer circunstância!
O Universo das coisas que eu não sei é incomensuravelmente maior do que o pacotinho de coisas que eu penso que sei.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Convidado Sex 20 Mar 2015, 21:08
O sistema envolvendo o ventilador aparenta, pelo menos para mim, ser mais difícil. Eu me acostumei a sempre imaginar as situações nas questões de física, como dizia Einstein (não me comparando com ele, lógico), "A imaginação é mais importante que o conhecimento".
Eu acho que, no caso do ventilador, o vento empurra a vela, ou seja, exerce uma força sobre ela, enquanto a vela exerce uma força sobre o vento, não sobre o ventilador. O agente da força, propriamente dito, é o vento, não é? Daí, acredito que essa força exercida sobre o vento não interfere no movimento do carrinho. Ele se move, porque a resultante é para a direita. Será?
Eu acho que, no caso do ventilador, o vento empurra a vela, ou seja, exerce uma força sobre ela, enquanto a vela exerce uma força sobre o vento, não sobre o ventilador. O agente da força, propriamente dito, é o vento, não é? Daí, acredito que essa força exercida sobre o vento não interfere no movimento do carrinho. Ele se move, porque a resultante é para a direita. Será?
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Carlos Adir Sex 20 Mar 2015, 21:10
Acho que a diferença é: Energia.
Para o carrinho se mover, é necessário que ele tenha velocidade. Como o carrinho existe, logo possui massa. Se possui massa e velocidade, possui também energia cinética.
Sabe-se que energia não surge do nada, e nem some do nada.
No caso do ventilador, a energia cinética do carrinho provém da energia dissipada pelo ventilador.
No caso do garoto empurrando, teriamos somente forças. Não há variação de distância, consequentemente não há trabalho. E sem energia do trabalho, o carrinho não possui energia. Consequentemente não anda.
Enfim, as diferenças é que no primeiro caso há energia envolvida, enquanto no segundo não há qualquer transferência de energia.
Para o carrinho se mover, é necessário que ele tenha velocidade. Como o carrinho existe, logo possui massa. Se possui massa e velocidade, possui também energia cinética.
Sabe-se que energia não surge do nada, e nem some do nada.
No caso do ventilador, a energia cinética do carrinho provém da energia dissipada pelo ventilador.
No caso do garoto empurrando, teriamos somente forças. Não há variação de distância, consequentemente não há trabalho. E sem energia do trabalho, o carrinho não possui energia. Consequentemente não anda.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Convidado Sex 20 Mar 2015, 21:18
Eu estou bem superficial no assunto, mas minha tese é que, no caso do menino e do carrinho, "ação e reação" recaem sobre o mesmo objeto: o carrinho. Ao mesmo tempo que o menino o empurra para trás, o carrinho empurra o menino para frente (mas essa força recai sobre o próprio carrinho).
No caso do ventilador e do carrinho, a reação recaí sobre o vento que, a grosso modo, não vai interferir de forma direta no movimento do carrinho.
No caso do ventilador e do carrinho, a reação recaí sobre o vento que, a grosso modo, não vai interferir de forma direta no movimento do carrinho.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Euclides Sex 20 Mar 2015, 21:28
A diferença essencial entre os dois sistemas reside no fato de o menino e o carrinho constituírem um sistema fechado e nesse caso nenhuma força interna é capaz de alterar a quantidade de movimento.
Se no outro caso quisermos considerar o ar como parte do sistema o raciocínio será o mesmo. O centro de massa do sistema permanecerá em repouso.
Porém podemos considerar o ar como um agente externo ao sistema ventilador-barco. Há ainda o fato de que a massa de ar ao se chocar com a vela tem a possibilidade de transferir mais quantidade de movimento do que a recebida (até o máximo do seu dobro, idealmente).
Fica assim existente a possibilidade do movimento, a depender da engenharia de montagem do sistema. O vídeo abaixo dura 7 minutos, mas vale a pena ser visto:
Se no outro caso quisermos considerar o ar como parte do sistema o raciocínio será o mesmo. O centro de massa do sistema permanecerá em repouso.
Porém podemos considerar o ar como um agente externo ao sistema ventilador-barco. Há ainda o fato de que a massa de ar ao se chocar com a vela tem a possibilidade de transferir mais quantidade de movimento do que a recebida (até o máximo do seu dobro, idealmente).
Fica assim existente a possibilidade do movimento, a depender da engenharia de montagem do sistema. O vídeo abaixo dura 7 minutos, mas vale a pena ser visto:
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Re: Carrinho, para onde se move?
por 88sude Sáb 21 Mar 2015, 14:27
questão 4 do vestibular da UPE 2013 :
Então a questão deveria ter sido cancelada?
Então a questão deveria ter sido cancelada?
88sude- Jedi
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Re: Carrinho, para onde se move?
por Carlos Adir Sáb 21 Mar 2015, 14:52
Exatamente, o gabarito está errado. Não haveria, portanto, alternativa correta.
Letra A) Aumentaria caso o barco estivesse inicialmente parado, ou estivesse velocidade no mesmo sentido do vento que o ventilador joga contra a vela
Letra B) Diminuiria caso a velocidade inicial fosse no sentido contrário do vento arremessado pelo ventilador.
Então com os dados da questão seria impossivel determinar qual é a correta.
Tem até um tópico aqui no fórum que trata desta mesma questão:
Leis de Newton
Letra A) Aumentaria caso o barco estivesse inicialmente parado, ou estivesse velocidade no mesmo sentido do vento que o ventilador joga contra a vela
Letra B) Diminuiria caso a velocidade inicial fosse no sentido contrário do vento arremessado pelo ventilador.
Então com os dados da questão seria impossivel determinar qual é a correta.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por PedroX Sáb 21 Mar 2015, 16:25
Intuitivamente eu diria que o barco iria para a direita. Mas, provar isso com cálculos é outra história.
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Re: Carrinho, para onde se move?
por 88sude Sáb 21 Mar 2015, 19:59
Até agora o problema foi avaliado com uma vela maior que o ventilador, mas e se a vela for do mesmo tamanho , ou até menor?
Usando a minha imaginação :twisted: , diria que para uma vela maior que o ventilador -> Ao se chocar com a vela, parte do vento do par ventilador <-> vela se espalha de tal modo que, na hora de sair da vela, acaba por colidir com uma massa de ar, externa ao sistema, fazendo um par vento <->vento , que volta e colide com a vela novamente, formando mais uma vez o par vento <->vela, mesmo que com uma força bem menor, mas para um corpo sem atrito , até 0,000...01N é capaz de movê-lo....
Logo diria que o gabarito da questão que apresentei acima está correto por ser um sistema isolado.
Desculpe qualquer erro meu , sou meio leigo no assunto
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