Um menino, sentado em um vagão de trem, que se move com velocidade constante, arremessa uma bola verticalmente para cima, no ar. Onde ela cairá? Atrás dele, na frente ou em suas mãos ? O que acontecerá se o vagão acelerar para frente ou fizer uma curva enquanto a bola estiver no ar ?
Passo 1
Então, vamos lá! A questão fala sobre um menino que está num vagão de trem que está se movendo com velocidade constante. Ele joga uma bola pra cima, e a pergunta é: onde a bola vai cair? Na frente, atrás dele ou de volta nas mãos? Além disso, o que acontece se o trem começar a acelerar ou fizer uma curva enquanto a bola está no ar? Vamos precisar entender um pouco de física de movimento relativo e como objetos se comportam em movimento.
Passo 2
Primeiro, quando o trem está se movendo com velocidade constante, tudo dentro do trem também está se movendo com essa velocidade. Quando o menino joga a bola para cima, a bola carrega a mesma velocidade horizontal do trem. Isso significa que, enquanto a bola sobe e desce, ela continua se movendo para a frente na mesma velocidade do trem. Por isso, a bola vai cair de volta nas mãos dele. É como se o trem e a bola estivessem “encaixotados” juntos, sem mudar essa velocidade.
Passo 3
Agora, se o trem começa a acelerar para frente enquanto a bola está no ar, algo diferente acontece. O menino e o trem estão ganhando velocidade, mas a bola, que foi lançada, mantém a velocidade que tinha no momento do lançamento (porque não há força horizontal agindo nela). Então, o trem e o menino vão para frente mais rápido do que a bola, fazendo com que a bola caia um pouco atrás das mãos dele.
Passo 4
E se o trem fizer uma curva enquanto a bola está no ar? Quando o trem curva, ele está mudando de direção, o que significa que há uma força centrípeta atuando para manter o trem na curva. A bola, por outro lado, não está sujeita a essa força e tende a seguir em linha reta por inércia. Isso faz com que, de dentro do trem, pareça que a bola se desvia para fora da curva, ou seja, para o lado oposto da curvatura, e não caia exatamente nas mãos do menino.
Resposta
Resumindo, quando o trem está em movimento constante, a bola cai de volta nas mãos do menino. Se o trem acelerar para frente, a bola vai cair um pouco atrás dele. E se o trem fizer uma curva, a bola vai se desviar para o lado oposto da curva, não voltando diretamente para as mãos do menino.
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