Disserte, com base em princípios físicos e cálculos, por que um aviãozinho de papel pode planar. Dados: m =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Disserte, com base em princípios físicos e cálculos, por que um aviãozinho de papel pode planar. Dados: m = 2,0 g, A = 0,015 m², Cl = 0,8, Cd = 0,05, ? = 1,2 kg/m³, g = 10 m/s². Use L = 0,5·?·v²·Cl·A e D = 0,5·?·v²·Cd·A. Calcule a velocidade de voo nivelado e a razão L/D; interprete o resultado para o tempo de planar.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Para voo nivelado L = mg. Com m = 0,002 kg: mg = 0,002·10 = 0,02 N. Usando L = 0,5·?·v²·Cl·A ? v² = 2·mg/(?·Cl·A). Substituindo: v² = 2·0,02/(1,2·0,8·0,015)=0,04/0,0144˜2,7778 ? v ˜ 1,67 m/s. A razão sustentação/arrasto L/D = Cl/Cd = 0,8/0,05 = 16, indicando L >> D e, portanto, um plano com inclinação pequena (ângulo de planeio ˜ arctan(1/16) ˜ 3,6°). Conclusão: o aviãozinho pode planar a baixa velocidade (~1,7 m/s) e cobrir distância horizontal relativamente longa antes de perder altitude, sob as hipóteses de fluxo estacionário, coeficientes constantes e ausência de fortes turbulências; fatores reais (dobra do papel, variação de Cl/Cd, vento) afetam o desempenho.
Explicação
A análise considera a relação entre a força de sustentação e o peso do aviãozinho, demonstrando que ele pode gerar sustentação suficiente para planar a uma velocidade de aproximadamente 1,67 m/s. A razão L/D elevada indica que a sustentação é muito maior que o arrasto, permitindo um voo eficiente e prolongado. Além disso, a conclusão ressalta que fatores práticos podem influenciar o desempenho do aviãozinho, embora o modelo teórico apresente condições ideais.
Raio-X da questão
planeio de aviãozinho
avaliacao
princípios de aerodinâmica · cálculos de força e movimento
Revisar os princípios de aerodinâmica e cálculos de forças.
O aluno pode confundir os conceitos de sustentação e arrasto, não conseguindo relacionar corretamente os cálculos com o plano de voo do aviãozinho.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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