sexta-feira, 7 de maio de 2010

Aula - O movimento parabólico de um projétil na atmosfera.

Segundo alguns historiadores a pólvora foi introduzida na Europa, vinda do oriente, no final da Idade Média. Logo após, as armas de fogo faziam a sua triunfal aparição nos campos de batalha com consequências revolucionárias.Os velhos castelos feudais não são mais abrigos seguros.O mundo mudava rapidamente.O poder trocava de mãos.

Neste contexto, saber como se comporta um projétil lançado por uma arma de fogo ( sua trajetória,alcance,altura máxima,etc...) era de vital importância para qualquer exército.
Como se sabe, a necessidade é a mãe das invenções e, assim, não levou muito tempo para se descobrir que tais projéteis descreviam uma trajetória parabólica durante o vôo. É claro, isto é uma simplificação pois não estamos levando em conta a resistência que o ar oferece ao avanço de um objeto em alta velocidade.

Descrever uma trajetória parabólica não é uma coisa simples. No entanto, para alívio de todos, logo se descobriu que tal movimento poderia ser mais facilmente descrito como a soma vetorial de dois movimentos já bem conhecidos na época: O movimento retilíneo uniforme na direção horizontal e o movimento uniformemente acelerado na direção vertical.

Dois movimentos com direções constantes e perpendiculares são independentes. No entanto têm uma grandeza física em comum: o tempo de vôo do projétil.

A animação a seguir mostra como se dá essa soma vetorial de movimentos.Temos duas bolas ( azul e vermelha ) em queda próximo a superfície terrestre. Quando não existe a componente horizontal da velocidade elas estão em queda livre.

Através do controle " speed " temos a possibilidade de criar essa componente para a bola azul.Vá aumentando paulatinamente o valor da velocidade horizontal e observe como a trajetória da bola passa de retilínea para parabólica. Note que o alcance é diretamente proporcional a velocidade horizontal mas o tempo de queda não. Ele permanece o mesmo para as duas bolas, ou seja, elas alcançam o solo sempre ao mesmo tempo.

Agora, aceite este desafio: Faça um esboço das trajetórias da animação no seu caderno e responda

A ) Suponha que a superfície terrestre seja plana.Se aumentarmos cada vez mais a velocidade horizontal o que acontece com o alcance?

B ) Suponha agora que a superfície terrestre seja esférica e repita o processo. O que acontece?


Uma dica: Veja a postagem Como se coloca um satélite em órbita?


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