A energia cinética e o momento linear de uma partícula estão relacionados por
. Para uma partícula em movimento circular uniforme tanto sua energia cinética quanto seu momento linear permanecem constantes?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse problema juntos! A questão fala sobre energia cinética (
) e momento linear (
) de uma partícula em movimento circular uniforme (MCU). Nosso objetivo é descobrir se, nesse tipo de movimento, a energia cinética e o momento linear da partícula permanecem constantes.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula que relaciona energia cinética e momento linear:
Aqui,
é a energia cinética,
é o momento linear e
é a massa da partícula.
Passo 3
No movimento circular uniforme, a partícula se move em um círculo com velocidade constante em módulo, mas a direção da velocidade está sempre mudando. Isso significa que, embora a velocidade não mude de tamanho, ela muda de direção constantemente.
Passo 4
Vamos analisar a energia cinética. Como a velocidade em módulo (
) da partícula é constante, e a energia cinética é dada por:
Então, a energia cinética
permanece constante durante o movimento circular uniforme.
Passo 5
Agora, vamos ver o momento linear. O momento linear é definido como:
Mesmo que a velocidade mude de direção, o módulo da velocidade
continua o mesmo. Portanto, o módulo do momento linear
também permanece constante.
Passo 6
No entanto, é importante notar que, apesar do módulo ser constante, a direção do vetor momento linear está mudando constantemente devido à mudança na direção da velocidade. Isso significa que o momento linear vetorial não é constante, mesmo que seu módulo seja.
Resposta
Em um movimento circular uniforme, a energia cinética da partícula permanece constante, e o módulo do momento linear também é constante. Contudo, o vetor momento linear não permanece constante porque sua direção está sempre mudando.