Resistência do ar

Em nossos estudos de Física vimos que em se tratando de vácuo, todos os objetos largados da mesma altura e ao mesmo tempo possuem a mesma velocidade de queda e chegam juntos ao solo independentemente das massas dos objetos, de seus formatos ou de sua composição. A figura acima nos mostra dois objetos (corpos) de massas diferentes soltos de uma mesma altura e caindo no vácuo.

Nesse caso (queda no vácuo), a única força que atua sobre cada um dos corpos é a força peso e, por ser a única, ela passa a ser a força resultante do sistema. Dessa forma, para cada corpo, a aceleração de queda é dada por:

corpo 1: R₁= P₁   ⇒  M_a1= M_g    ⇒   a₁=g
corpo 2: R₂= P₂  ⇒  m_a2= m_g    ⇒   a₂=g

Podemos afirmar também que a aceleração com que os corpos caem é a mesma, independente de suas massas, e que esta aceleração nada mais é do que a própria aceleração da gravidade. Agora vamos pensar na possibilidade de dois corpos que se movem no ar. Nesse caso, além da força peso, os corpos estão sujeitos à outra força, ou seja, os corpos se sujeitam a uma força contrária ao seu movimento. Essa força de oposição, na Física, é considerada uma força de resistência do ar, ou, simplesmente, resistência do ar (R_ar).

Dentre outros fatores, a força de resistência do ar depende da velocidade do corpo em relação ao meio em que ele está inserido. Dessa forma, para um corpo abandonado em queda livre no ar, observamos que:

- no início do movimento, a resistência do ar é nula pelo fato de a velocidade inicial ser zero.

- a velocidade do corpo aumenta e a força de resistência do ar também aumenta, porém a intensidade da força peso permanece a mesma, ou seja, permanece constante.

- dependendo da altura de queda, a intensidade da resistência do ar pode igualar-se à intensidade da força peso. Quando isso acontece, a força resultante é nula e o corpo passa a se movimentar com uma velocidade constante, chamada de velocidade terminal.

Tratando-se de corpos ou objetos em altas velocidades, como, por exemplo, aviões, paraquedistas em queda livre com seus paraquedas fechados, etc., a intensidade da força de resistência pode ser determinada através da seguinte relação:

Nessa expressão, observamos que a intensidade da resistência do ar é:

- diretamente proporcional à densidade (d) do ar
- diretamente proporcional à área frontal (A) do corpo
- diretamente proporcional ao coeficiente de arrasto aerodinâmico do corpo (C)
- diretamente proporcional ao quadrado da velocidade