Força de sustentação

Metadata

• CONTEXTO : Primeiro ciclo universitário
• AREA: Física
• DISCIPLINA: Mecânica e ondas
• ANO: 1
• LINGUA: pt
• AUTOR: Ana Mourão
• MATERIA PRINCIPAL: Conservação de Momento Linear
• DESCRICAO: Força de sustentação
• DIFICULDADE: ***
• TEMPO MEDIO DE RESOLUCAO: 1200 [s]
• TEMPO MAXIMO DE RESOLUCAO: 2400 [s]
• PALAVRAS CHAVE: Momento, linear, colisões, conservação, força, sustentação, impulso

O sistema em estudo.

Uma superfície faz um ângulo $\alpha=30^º$ com a horizontal. Sobre a superfície incide segundo a horizontal um fluxo uniforme de esferas, $\phi$, onde cada esfera tem $m_e = 1$ e velocidade $\vec{v} = 2 \vec{e_x}$ m/s. Considere que a superfície tem uma massa $m_S = 1.7$ Kg e está presa por um sistema de fixação que não lhe permite deslocar-se na horizontal nem girar mas lhe permite deslocar-se na vertical.

• Calcule o momento linear transferido à superfície por cada colisão e indique o sentido desse vector momento linear transferido. Considere que as colisões são elásticas.

Respostas

$\vec{\Delta p_S} \simeq 1 \times 10^{-3} \vec{e_x} + 1.732 \times 10^{-3} \vec{e_y}$ Kg m $s^{-1}$

A direcção do vector é normal à superfície.

• Calcule a força exercida na superfície pelo fluxo de esferas, sua direcção e sentido.

Respostas

$\vec{F} = \phi \vec{\Delta p_S}$

• Calcule a componente $\vec{F}_S$ - força de sustentação, e que é a componente vertical da força $\vec{F}$ que actua na superfície devido às colisões. Calcule qual deve ser o fluxo para a superfície estar em equilíbrio.

Respostas

$\vec{F_S} \simeq \phi \times 1.732 \times 10^{-3}$ N

$\phi \simeq 9629$ esferas por s