Exercício 6 · Exame Nacional Física e Química A 2.ª fase 2022

6. Um avião a jato, de massa $m$ (em kg), aterra com pouco combustível na pista retilínea de um porta-aviões, de acordo com a Figura 7, que não está à escala.

No momento em que atinge a pista, o módulo da velocidade do avião é $65\text{ m s}^{-1}$. Durante a aterragem, um cabo de retenção, CR, provoca uma desaceleração progressiva do avião, na secção horizontal da pista.

Admita que o cabo de retenção é responsável por uma diminuição de $91{,}5\%$ da velocidade inicial do avião, mas sofre rotura ao fim de $3{,}5\text{ s}$.

Aos $7{,}8\text{ s}$, o avião acaba por se imobilizar na secção inclinada da pista.

Na Figura 8, apresenta-se o gráfico do módulo da resultante das forças que atuam no avião durante a aterragem, em função do tempo.

Considere que o avião pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material) e que as forças de atrito e de resistência do ar são desprezáveis.

6.1.

O gráfico da Figura 8 permite concluir que o avião apresenta, entre

()

6.2.

Na aterragem, o avião percorre, na secção horizontal da pista retilínea, uma distância, $d$, de $169\text{ m}$.

No intervalo de tempo $[0{,}0; 3{,}5]\text{ s}$, o avião percorre do percurso horizontal retilíneo.

()

6.3.

Entre $5{,}5\text{ s}$ e $7{,}8\text{ s}$, o avião, sujeito a uma força resultante não nula, percorre uma trajetória retilínea com uma inclinação $\alpha$ em relação à direção horizontal da pista, tal como se representa na Figura 7.

Calcule, a partir da leitura dos valores do gráfico, a amplitude do ângulo $\alpha$.

Apresente todos os cálculos efetuados.