Um trem de alta velocidade está viajando a uma velocidade constante de
(cerca de 300 mph ) em linha reta, sobre um trilho horizontal cruzando o Polo Sul. Determine o ângulo entre um fio de prumo suspenso a partir do teto de um vagão do trem e outro preso dentro de uma cabana que está no solo. Em que direção está o fio de prumo defletido dentro do trem?
Passo 1
Vamos resumir o enunciado: um trem de alta velocidade está viajando a 150 m/s em linha reta sobre um trilho horizontal no Polo Sul. Precisamos determinar o ângulo entre um fio de prumo dentro do trem e outro preso no solo, além de identificar para qual direção o fio de prumo no trem está defletido. Para resolver isso, vamos usar conceitos de física relacionados a movimento e forças atuantes.
Passo 2
Primeiro, o fio de prumo é uma ferramenta que indica a direção da força da gravidade, apontando sempre para o centro da Terra. No solo, o prumo está perfeitamente vertical devido à força gravitacional que atua diretamente para baixo.
Passo 3
Agora, considerando o trem em movimento. O trem está viajando a uma velocidade constante de 150 m/s em linha reta. Segundo a Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia), um objeto em movimento retilíneo uniforme tende a continuar nesse movimento a menos que uma força externa aja sobre ele. Isso significa que, se o trem está se movendo a velocidade constante, não há aceleração horizontal atuando sobre ele.
Passo 4
Dentro do trem, como não há aceleração horizontal, não há forças “falsas” ou aparentes que possam desviar o fio de prumo. O prumo dentro do trem continuará apontando diretamente para baixo, alinhado com o prumo no solo. Portanto, não há nenhum ângulo formado entre os dois púmpios.
Resposta
O ângulo entre os fios de prumo é zero graus; ambos permanecem perfeitamente verticais e alinhados. Dentro do trem, o fio de prumo não está defletido e aponta na mesma direção que o prumo no solo.