Questão 14 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2024

O controle da interação entre uma superfície (hidrofílica ou hidrofóbica) e a água é de suma importância em muitas aplicações, como o tratamento de impermeabilização de superfícies. Em um estudo recente, observou-se que gotas de água projetadas sobre superfícies extremamente hidrofóbicas são rebatidas como se fossem bolas de borracha.

a) Qual a altura h da qual uma gota deve se desprender, a partir do repouso, para chegar, com velocidade de módulo v = 40\text{ cm/s}, ao ponto de impacto com a superfície hidrofóbica? Desconsidere o atrito da gota com o ar.

b) No estudo citado, gotas de água de diferentes diâmetros chegam à superfície hidrofóbica com velocidade de módulo |\vec{v}_{\text{inicial}}| = 0{,}3\text{ m/s} , e afastam-se logo após a colisão, com coeficiente de restituição e \simeq 1. O gráfico no espaço de respostas mostra o intervalo de tempo \Delta t durante o qual as gotas ficam em contato com a superfície em função da massa m da gota. Qual o módulo da força média, |\vec{F}_{\text{média}}| , exercida pela superfície sobre uma gota de massa m = 8 \times 10^{-6}\text{ kg}?