Potência útil instantânea de um motor

A construção de um aquário submerso precisou que grandes blocos de concreto em formato cilíndrico fossem alocados por um guindaste até o fundo de uma região marítima. Esses blocos devem ser alocados com velocidade constante até atingir a superfície da água, continuando com a mesma velocidade de descida até o fundo do oceano, conforme mostrado no esquema a seguir.



Um motor controla o processo de descida do bloco por meio da força que exerce no cabo de aço. Considere que a densidade do bloco é maior que a da água marítima e
despreze a resistência da água e as dimensões do cabo
de aço.

De acordo com as informações fornecidas, para que o bloco desça de forma controlada, o gráfico que melhor descreve o módulo da potência útil P instantânea do motor em função do tempo t desde o instante representado no esquema até logo antes de tocar o fundo do oceano é:



O gabarito é Letra A. Alguém consegue me explicar por qual motivo a potência necessária diminui, sendo que o empuxo empurra o objeto para cima, ou seja, dificulta a descida?

A medida em que o bloco adentra na água, a força empuxo aumenta. Antes tínhamos somente a tração se equiparando com a força peso, mas como o empuxo começa a agir, logo, a força com que a tração precisa para manter uma mesma velocidade no bloco diminui a medida que o tempo passa. Fisicamente temos que:

to,  T = P
t’,  T’ + E’ = P
t’’,  T’’ + E’’ = P

Com E’’ = dLV’’g e E’ = dLV’g, sendo, V’ < V’’ = V, portanto, T’’ < T’. Assim, a potência diminui até o bloco entrar totalmente na água e, em seguida, mantém uma potência mínima (constante, pois o volume do líquido deslocado é máximo).

qedpetrich escreveu:A medida em que o bloco adentra na água, a força empuxo aumenta. Antes tínhamos somente a tração se equiparando com a força peso, mas como o empuxo começa a agir, logo, a força com que a tração precisa para manter uma mesma velocidade no bloco diminui a medida que o tempo passa. Fisicamente temos que:

to,  T = P
t’,  T’ + E’ = P
t’’,  T’’ + E’’ = P

Com E’’ = dLV’’g e E’ = dLV’g, sendo, V’ < V’’ = V, portanto, T’’ < T’. Assim, a potência diminui até o bloco entrar totalmente na água e, em seguida, mantém uma potência mínima (constante, pois o volume do líquido deslocado é máximo).

Olá, obrigado pela explicação da soma das forças. Porém, eu tenho uma dúvida, veja: "Um motor controla o processo de descida do bloco por meio da força que exerce no cabo de aço". 
Eu posso pensar que, devido ao motor fazer uma força para baixo no cabo, surgirá uma Tração para cima com mesmo módulo da força do motor, certo? 
Motor=Tração
Motor=Tração+Empuxo

Poderia me explicar por qual motivo estou equivocado?

Você deve analisar separadamente as forças de cada corpo. No motor ocorre uma força para cima e uma tensão para baixo. No bloco, temos o peso para baixo, a tensão para cima e o empuxo também para cima, inicialmente no ar, que pode ser desprezado, e posteriormente na água, que aumenta a medida em que o volume deslocado é maior.

O motor não realiza uma força para baixo, é para cima! Por conta disso, o cos(α), com α = 180° (entre o vetor da força e o deslocamento) é igual a -1, caracteriza um trabalho resistivo.

qedpetrich escreveu:Você deve analisar separadamente as forças de cada corpo. No motor ocorre uma força para cima e uma tensão para baixo. No bloco, temos o peso para baixo, a tensão para cima e o empuxo também para cima, inicialmente no ar, que pode ser desprezado, e posteriormente na água, que aumenta a medida em que o volume deslocado é maior.

O motor não realiza uma força para baixo, é para cima! Por conta disso, o cos(α), com α = 180° (entre o vetor da força e o deslocamento) é igual a -1, caracteriza um trabalho resistivo.

Aaaah, esqueci que existia o conceito de trabalho resistivo, vou revisar esse assunto agora mesmo! Obrigado, Qedpetrich!