A aceleração do centro do cilindro seria diferente caso o cilindro rolasse com deslizamento? Explique.
Passo 1
Vamos lá! A pergunta é sobre a aceleração do centro de um cilindro quando ele rola sem deslizar comparado a quando ele rola com deslização. Vamos usar conceitos de dinâmica e movimento rotacional para entender isso. Precisamos lembrar como a força de atrito e a torque afetam o movimento do cilindro.
Passo 2
Primeiro, quando o cilindro rola sem deslizar, existe uma condição especial chamada rolamento puro. Isso significa que a velocidade de rotação está perfeitamente sincronizada com a velocidade de translação. A relação é dada por:
onde
é a velocidade do centro,
é a velocidade angular e
é o raio do cilindro.
Passo 3
Agora, vamos pensar na aceleração. Se o cilindro está acelerando sem deslizar, a aceleração linear
e a aceleração angular
também estão relacionadas:
Essa relação garante que não há deslize entre o cilindro e a superfície.
Passo 4
Por outro lado, se o cilindro rola com deslamento, essa relação
não se mantém. Isso acontece porque a força de atrito não consegue manter o movimento sincronizado, resultando em uma aceleração linear diferente.
Passo 5
A força de atrito é crucial aqui. No rolamento sem deslizar, a força de atrito estática impede o deslize e contribui para o torque que causa a rotação. Já no rolamento com deslização, a força de atrito é dinâmica e geralmente menor, o que altera a quantidade de torque e, consequentemente, a aceleração.
Passo 6
Resumindo, no rolamento sem deslizar, a aceleração do centro do cilindro é determinada tanto pela força de atrito estática quanto pelo torque resultante que causa a rotação sincronizada. No rolamento com deslizar, a desaceleração da força de atrito dinâmica faz com que a aceleração linear do centro seja diferente, geralmente menor, já que parte da força está sendo “gasta” para o deslize.
Resposta
Sim, a aceleração do centro do cilindro seria diferente caso o cilindro rolasse com deslamento. Isso ocorre porque, no rolamento com deslize, a relação entre a aceleração linear e angular não é mantida como no rolamento sem deslizar, resultando em uma aceleração do centro diferente.