Explique porque um dado ponto na periferia de um pneu tem aceleração quando o pneu está em um carro que se move com velocidade linear constante.
Passo 1
Então, a gente tem um carro que está se movendo numa velocidade constante, e a questão pergunta por que um ponto que está na borda do pneu ainda tem aceleração. Vamos usar conceitos de movimento circular e aceleração centrípeta para entender isso.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que mesmo que a velocidade do carro seja constante, os pontos na borda do pneu estão se movendo em círculos enquanto o pneu gira. Isso significa que a direção da velocidade desses pontos está sempre mudando.
Passo 3
Quando a direção da velocidade muda, isso significa que há uma aceleração, mesmo que a velocidade escalar (a rapidez) seja constante. Essa aceleração é chamada de aceleração centrípeta porque ela aponta para o centro do círculo no qual o ponto está se movendo.
Passo 4
A fórmula para a aceleração centrípeta (
) é:
onde
é a velocidade tangencial do ponto e
é o raio do pneu. Mesmo que a velocidade linear do carro seja constante, a velocidade do ponto na borda do pneu está sempre mudando de direção, então
não é zero.
Passo 5
Além disso, a aceleração centrípeta é necessária para manter o ponto seguindo a trajetória circular. Sem essa aceleração, o ponto seguiria em linha reta devido à inércia, conforme a Primeira Lei de Newton.
Resposta
Um ponto na borda do pneu tem aceleração centrípeta (
) mesmo com a velocidade linear constante do carro, porque está mudando de direção constantemente enquanto se move em um caminho circular.