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    Como calcular a força de arrasto

    Todos estão intuitivamente familiarizados com o conceito de força de arrasto. Quando você anda pela água ou anda de bicicleta, percebe que quanto mais trabalho você exerce e mais rápido se move, mais resistência obtém da água ou do ar circundante, os quais são considerados fluidos pelos físicos. Na ausência de forças de arrasto, o mundo pode ser tratado com home runs de 1.000 pés no beisebol, recordes mundiais muito mais rápidos em atletismo e carros com níveis sobrenaturais de economia de combustível.

    As forças de arrasto, sendo restritivas ao invés de propulsivos, não são tão dramáticos quanto outras forças naturais, mas são críticos em engenharia mecânica e disciplinas relacionadas. Graças aos esforços de cientistas com matemáticas, é possível não apenas identificar as forças de arrasto na natureza, mas também calcular seus valores numéricos em uma variedade de situações cotidianas.
    A Equação da Força de Arrasto

    Pressão, em física, é definida como força por unidade de área: P \u003d F /A. Usando "D" para representar especificamente a força de arrasto, essa equação pode ser reorganizada para D \u003d CPA, onde C é uma constante de proporcionalidade que varia de objeto para objeto. A pressão sobre um objeto que se move através de um fluido pode ser expressa como (1/2) ρv 2, onde ρ (a letra grega rho) é a densidade do fluido ev é a velocidade do objeto.

    Portanto, D \u003d (1/2) (C) (ρ) (v 2) (A).

    Observe várias conseqüências desta equação: A força de arrasto aumenta em proporção direta à densidade e superfície e aumenta com o quadrado da velocidade. Se você está correndo a 16 km /h, experimenta quatro vezes o arrasto aerodinâmico, como ocorre a 8 km /h, com tudo o mais constante.
    Força de arrasto em um objeto em queda

    Um dos As equações de movimento de um objeto em queda livre da mecânica clássica são v \u003d v 0 + at. Nele, v \u003d velocidade no tempo t, v 0 é a velocidade inicial (geralmente zero), a é a aceleração devido à gravidade (9,8 m /s 2 na Terra) e t é o tempo decorrido em segundos. É evidente que um objeto caído de uma grande altura cairia a uma velocidade cada vez maior se essa equação fosse estritamente verdadeira, mas não é porque negligencia a força de arrasto.

    Quando a soma das forças atuar em um objeto é zero, não está mais acelerando, embora possa estar se movendo a uma velocidade alta e constante. Assim, um pára-quedista atinge sua velocidade terminal quando a força de arrasto é igual à força da gravidade. Ela pode manipular isso através da postura corporal, o que afeta A na equação do arrasto. A velocidade terminal é de cerca de 320 quilômetros por hora.
    Força de arrasto em um nadador

    Nadadores competitivos enfrentam quatro forças distintas: gravidade e flutuabilidade, que se contrapõem no plano vertical, e arrasto e propulsão, que agem em direções opostas em um plano horizontal. De fato, a força propulsora nada mais é do que uma força de arrasto aplicada pelos pés e mãos do nadador para superar a força de arrasto da água, que, como você provavelmente supôs, é significativamente maior que a do ar.

    Até 2010, os nadadores olímpicos podiam usar trajes especialmente aerodinâmicos que só existiam há alguns anos. O órgão governamental de Swimming baniu os trajes porque seu efeito foi tão pronunciado que os recordes mundiais estavam sendo quebrados por atletas que, de outra forma, não eram notáveis (mas ainda eram de classe mundial) sem os trajes.

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