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19 março 2010

Que tal pular de um avião sem paraquedas? – Parte 2


Deu na Revista Galileu de fevereiro último: Em maio de 2008, o paraquedista brasileiro Luiz Henrique Santos, o Sabiá, conseguiu ficar por 4 minutos e 40 segundos em “queda livre” [eu coloquei entre aspas, porque, como foi visto no post anterior, esta é, na real, uma queda QUASE livre], o que lhe rendeu o recorde mundial.

Para ficar tanto tempo no ar, ele usou um traje especial chamado wingsuit, também conhecido como “roupa de morcego”. O macacão é feito de náilon ou fibra de carbono e tenta transformar nosso corpo em um avião, com asas nas pernas e nos braços. Mesmo assim, continua sendo um acessório de queda livre, ou melhor, de queda QUASE livre. Enquanto um paraquedista sem wingsuit alcança uma velocidade-limite [veja o post anterior] entre 200 a 300 km/h (o valor vai depender do tipo físico da pessoa), a queda média de quem usa o traje é de 90 km/h, ou seja, uma velocidade-limite típica.

“Voando” com o wingsuit (na verdade você não voa, você cai, numa queda amortecida), a força de resistência, devido ao formato do dispositivo, é menor que a do paraquedas, pois possui área menor que este. A sensação que se tem é de ser um pássaro voando praticamente na vertical e sem asas pra bater. Deve ser, porém, uma sensação de muita adrenalina e de extrema liberdade, pra não dizer de medo também.

O dia que eu descobrir que tenho uma doença terminal, que me restam poucos meses de vida, eu salto com um negócio desses em ritmo de “não tenho nada a perder”. Mas por enquanto, deixa pra lá, tenho o meu filho Helri (o meu gato) pra criar; a minha namorada, Miriã do Apogeu da Alienação, também não vai deixar. E meus pais e meus irmãos não querem nem ouvir eu falar do assunto: “Pular de um avião? Tá doido!”. Mas que vontade que dá, livre para voar!!

Deixando a parte doideira-emocional-familiar de lado, na primeira parte deste artigo, vimos que com o paraquedas aberto o paraquedista desce rapidamente com velocidade que atinge valores menores que 10 km/h, suficiente para um pouso seguro. Já com o wingsuit, a 90 km/h de queda, o seu esqueleto dificilmente permanecerá intacto quando beijar o solo duro de pedra (lembre-se que não existe chão macio, tudo depende da velocidade que você cai).

Usando o windsuit ninguém conseguiu ainda pousar sem paraquedas. Para conseguir isso, precisaremos de outra tecnologia, que não seria o wingsuit como nós o conhecemos.
Outros equipamentos estão sendo desenvolvidos - existem protótipos -. o Tuba Física está de olho nessas inovações e sempre que puder mostrará as novidades explicitando as leis físicas que regem o funcionamento dos novos aparelhos.

É importante enfatizar o seguinte: sempre no final da queda com o wingsuit, é usado um paraquedas para a descida suave necessária para chegarmos ao chão ilesos. O wingsuit, portanto, não é um paraquedas propriamente dito, também não é um aparelho voador. Podemos chamá-lo, então, de um “amortecedor de queda”, insuficiente para salvar vidas.

Assista ao vídeo de um wingsuit em pleno funcionamento. Aposto que você vai morrer de vontade de dar um mergulho na atmosfera com um deles. Preste atenção que, nos últimos momentos da queda, o paraquedas é acionado para um pouso tranquilo.



Crédiot do vídeo: http://www.youtube.com/user/redbull

08 março 2010

Que tal pular de um avião sem paraquedas? - Parte 1


Imagine você em um avião, a 3 mil ou 4 mil metros de altura (altitude habitual nos exercícios de saltos de paraquedas), e você pula apenas com a roupa do corpo, sem o dispositivo chamado paraquedas, que seria acionado após alguns segundos de “queda livre”, que se transformaria numa queda mansa. Seria possível sobreviver a este salto?

A resposta é sim. Mas não com uma roupa comum, mas sim com um macacão especial chamado wingsuit. Sobre ele, falarei no próximo post. Primeiro, vamos ver o que acontece, do ponto de vista da Física, se pularmos do avião sem paraquedas e sem o tal de wingsuit, ou seja, em queda QUASE livre (vamos saber o porquê do “quase”).

Queda livre

Até uma criança sabe que, ao deixarmos cair uma pedra e uma pena, a pedra cai mais depressa e chega ao solo primeiro. A Física demonstra - o cientista Galileu Galilei (1564-1642) foi o primeiro a propor - que isto se dá porque o ar exerce um efeito retardador na queda de qualquer objeto e que este efeito exerce maior influência sobre o movimento da pena do que o da pedra. Se deixarmos cair a pedra e a pena em um local onde predomina o vácuo, um exemplo seria na superfície lunar, onde não há atmosfera (ar), verificamos que os dois objetos caem simultaneamente.

Isto ocorre porque sem uma força de resistência para cima, a única força agindo sobre os objetos é a sua força peso, que é proporcional à massa. A razão entre a força peso e a massa, em um mesmo local, é uma constante, que nada mais é do que a aceleração da gravidade, que tem valor aproximado de 9,8 m/s2 na superfície terrestre. Portanto, se não houver ar ou a influência deste for desprezível, qualquer corpo, não importando o valor da sua massa, caí com a mesma aceleração que é a aceleração da gravidade local.

O movimento de queda dos corpos no vácuo ou no ar, quando a resistência do ar é desprezível, é denominado de queda livre.

A animação a seguir ilustra o que acontece com dois objetos (uma folha de papel intacta e outra amassada em formato esférico) quando em queda em um ambiente com ar e em outro sem ar:



Assista ao famoso vídeo (real) de um astronauta na Lua (o ser humano foi mesmo na Lua, tá!) que mostra um martelo e uma pena caindo ao mesmo tempo, com a mesma variação de velocidade, na superfície lunar sem atmosfera em volta:



Queda NÃO livre

Ela ocorre sempre que a resistência do ar não é desprezível. Verifica-se que a força de resistência do ar sobre um corpo (força de atrito com o ar) tem sempre sentido contrário ao seu movimento, e o valor desta força é tanto maior quanto maior for a velocidade do corpo. Na maioria dos casos, quando a velocidade tem o valor entre 24 e 330 m/s, constata-se que a proporção é quadrática, isto é, do tipo:


Onde: Fr é a intensidade da força de resistência do ar; k é o coeficiente que depende da forma do corpo, da densidade do ar e da maior área de uma seção do corpo perpendicular à direção do movimento; v é a intensidade da velocidade.

Um corpo caindo, mergulhado na atmosfera, durante a queda, apenas duas forças agirão sobre ele: o peso ou força da gravidade (para baixo) e a força de resistência do ar (para cima), como mostra a figura:


Supondo desprezíveis as variações do campo gravitacional, durante a queda do corpo, seu peso permanecerá constante durante o movimento. Entretanto, o mesmo não ocorrerá com a força de resistência do ar, pois esta terá intensidade crescente à medida que o corpo for ganhando velocidade.

Essa etapa de movimento acelerado terá duração limitada, visto que, atingida certa velocidade, a força de resistência do ar assumirá intensidade igual à da força peso. A partir daí, a força resultante será nula, de modo que o corpo prosseguirá sua queda em movimento retilíneo e uniforme, por inércia. A velocidade constante apresentada durante esse movimento inercial denomina-se velocidade-limite.

Uma pessoa quando se lança do avião descreve, inicialmente, um movimento acelerado na direção vertical, sob a ação da força da gravidade (peso) e da força de resistência do ar. A partir do instante em que a força de resistência do ar equilibra o peso, o movimento da pessoa torna-se uniforme, e a velocidade constante adquirida é a velocidade-limite. O movimento da dela caindo sem paraquedas não é de queda livre, mas digamos de uma queda QUASE livre.

Uma pessoa em queda QUASE livre atinge uma velocidade máxima (limite) de 200 km/h a 300 km/h, dependendo do seu peso, da área de sua seção reta horizontal, etc. Porém, se não houvesse atmosfera, não haveria velocidade-limite, o movimento seria realmente de queda livre e a velocidade cresceria linearmente até que a pessoa tocasse o solo “não com muito carinho”. Para você ter uma idéia, saltando de uma altura de 1000 metros ela chegaria ao chão com uma velocidade de 508 km/h ou 141,1 m/s. Morte certa!

Queda com o paraquedas aberto

Quando o paraquedista abre o paraquedas, a força de resistência se torna muito maior devido ao formato e à área do paraquedas. Com isso sua velocidade cai rapidamente atingindo valores menores que 10 km/h ou 2,8 m/s, velocidade de uma lenta caminhada, segura o suficiente para uma aterrissagem tranquila.

PRÓXIMO POST: No próximo post você vai conhecer o wingsuit, um macacão para transformar uma queda quase livre numa queda mais livre que a do paraquedas (esta paranomásia não é mera coincidência).

FONTES/ CRÉDITOS:
Do vídeo: http://www.youtube.com/user/redbull
Do texto: Física Vol. 1 – Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga; Física 1 – Helou, Gualter e Newton.

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