Diferença na resolução de exercícios semelhantes

1)(OBF-2006) A figura mostra a mão de um jardineiro segurando o bico de uma "mangueira" de regar jardins e o jato de água da mesma batendo em uma parede e sendo espalhado perpendicularmente ao bico da mangueira. Supondo o escoamento igual a 1 kg/s , a velocidade da água no interior da mangueira igual a 0.25m/s e a velocidade da água ao sair pelo bico igual a 2 m/s pede-se determinar: o valor da força horizontal que o jardineiro exerce para equilibrar a força associada à mudança de velocidade da água no bico da mangueira.

2)(AFA-2005) Qual a força necessária para manter o bico da mangueira estacionário na horizontal, sabendo que a vazão da água é de 0,60 kg/s, com a velocidade de saída na mangueira de 25 m/s?

Para o exercício 1 a resolução seria F=m∆v=1.75N
Para o exercícios 2 a resolução seria F=∆mv= 15N


Por que no primeiro ele considera o impulso gerado somente pela variação da velocidade dentro e fora da mangueira enquanto, no segundo, ele considera o impulso gerando integralmente pela variação da massa?
Essa variação de massa também não ocorreria no primeiro? E apesar de não ter a informação também não teria uma diferença de velocidade dentro e fora da mangueira no segundo?


Obs: Não consegui postar a imagem, mas ela é somente o desenho de uma mão segurando a mangueira.

Isso ai depende do "Volume de controle" escolhido. Volume de controle seria basicamente uma entidade geométrica que vc escolhe e analisa o momento que sai e o que entra dele. 

A diferença é a seguinte:

Na questão da OBF o volume de controle seria apenas o bico da mangueira sendo a entrada desse volume um pouco antes da água sair do bico e a saída um pouco depois da saída da água. Essa é a questão mais apurada e eu explico:

No segundo caso o volume de controle é TODA a mangueira. A água saí do repouso e ganha velocidade,  então a entrada do volume de controle seria no local onde a velocidade é nula e a saída do volume de controle seria em algum ponto que a água ja está com a velocidade do enunciado. Então no segundo caso seria a força necessária para segurar TODA a mangueira como se não existisse nenhuma força além da mão da pessoa que impedisse que ela se movimentasse. Enquanto no primeiro caso fala-se APENAS do bico o segundo caso fala-se da mangueira toda. Em resumo, se vc utilizar apenas a velocidade da saída da água da mangueira fazendo semelhante ao que foi feito na segunda, vc encontraria a força necessária para a mangueira TODA ao invés de só o bico. No entanto, existe um problema essencial nessa ideia de " força necessária para a mangueira toda " pois a velocidade não é ganha na mangueira já que ela não tem uma bomba dentro dela que gere a velocidade, ou seja, a velocidade é ganha ANTES de entrar na mangueira. Em resumo, a segunda questão é apenas aplicação de fórmula e ela não se sustenta contra uma análise mais profunda.

LPavaNNN escreveu:Isso ai depende do "Volume de controle" escolhido. Volume de controle seria basicamente uma entidade geométrica que vc escolhe e analisa o momento que sai e o que entra dele. 

A diferença é a seguinte:

Na questão da OBF o volume de controle seria apenas o bico da mangueira sendo a entrada desse volume um pouco antes da água sair do bico e a saída um pouco depois da saída da água. Essa é a questão mais apurada e eu explico:

No segundo caso o volume de controle é TODA a mangueira. A água saí do repouso e ganha velocidade,  então a entrada do volume de controle seria no local onde a velocidade é nula e a saída do volume de controle seria em algum ponto que a água ja está com a velocidade do enunciado. Então no segundo caso seria a força necessária para segurar TODA a mangueira como se não existisse nenhuma força além da mão da pessoa que impedisse que ela se movimentasse. Enquanto no primeiro caso fala-se APENAS do bico o segundo caso fala-se da mangueira toda. Em resumo, se vc utilizar apenas a velocidade da saída da água da mangueira fazendo semelhante ao que foi feito na segunda, vc encontraria a força necessária para a mangueira TODA ao invés de só o bico. No entanto, existe um problema essencial nessa ideia de " força necessária para a mangueira toda " pois a velocidade não é ganha na mangueira já que ela não tem uma bomba dentro dela que gere a velocidade, ou seja, a velocidade é ganha ANTES de entrar na mangueira. Em resumo, a segunda questão é apenas aplicação de fórmula e ela não se sustenta contra uma análise mais profunda.

Nunca tinha ouvido falar sobre esse ''Volume de controle'', mas consegui entender quase toda a explicação. A única parte que me gerou uma confusão foi: ''Então no segundo caso seria a força necessária para segurar TODA a mangueira como se não existisse nenhuma força além da mão da pessoa que impedisse que ela se movimentasse'', quais outras forças existiriam para ir contra a tendência da conservação da quantidade de movimento? Além disso, se eu considerar a entrada do volume de controle como o início da mangueira - imaginando que a massa de água que vai sair já está ali, com velocidade nula- durante todo o percurso ela não criaria frações de impulso?

Se a mangueira está apoiada no chão, por exemplo, a própria conexão da mangueira com a torneira seria outro exemplo.

Vc provavelmente está pensando em "Frações de impulso" pela noção sensorial que vc tem de uma mangueira, mas essas frações ocorrem devido a colisão da água com as curvas da mangueira. se vc ligar uma mangueira e deixar ela no chão com uma alta vazão, ela " se movimenta " mas isso não é devido ao impulso inicial que gerou a velocidade, mas sim à " colisão da água" nas curvas. 

A outra força que pode existir é devido ao atrito da água com as paredes da mangueira, mas isso é um assunto não relacionado ao impulso que gera a velocidade.