Uma moeda é colocada sobre o prato de um toca-discos que começa a girar, mas antes que ele atinja a sua velocidade final, a moeda é lançada para fora do prato. Explique porque isto ocorre.

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está falando: uma moeda é colocada no prato de um toca-discos que começa a girar. Antes que o prato atinja sua velocidade final, a moeda é lançada para fora. O conteúdo da matéria aqui envolve forças em movimento circular, especialmente força de atrito e inércia. Para resolver isso, vamos precisar entender como essas forças agem quando um objeto está em movimento circular acelerado.

Passo 2

Primeiro, pense na inércia, que é a tendência de um objeto de manter seu estado de movimento. Quando o prato do toca-discos começa a girar, a moeda inicialmente quer ficar parada devido à inércia.

Passo 3

A força de atrito entra em cena para tentar puxar a moeda junto com o prato. Essa força depende de dois fatores: o coeficiente de atrito entre a moeda e o prato, e a força normal, que é basicamente o peso da moeda.

Passo 4

Para que a moeda gire junto com o prato, a força de atrito precisa ser suficiente para fornecer a aceleração centrípeta necessária. A aceleração centrípeta é dada por:
ac = v^2r
onde é a velocidade tangencial e é o raio do prato.

Passo 5

Quando o prato está acelerando para atingir sua velocidade final, a velocidade da moeda também precisa aumentar. Se a aceleração do prato for muito rápida, a força de atrito disponível pode não ser suficiente para fornecer a aceleração centrípeta necessária.

Passo 6

Quando a força de atrito máxima é ultrapassada, a moeda não consegue acompanhar a aceleração do prato e, por isso, é lançada para fora. Isso acontece porque a moeda está tentando manter seu estado de repouso devido à inércia, enquanto o prato está se movendo para frente rapidamente.

Resposta

A moeda é lançada para fora do prato antes que ele atinja a velocidade final porque a força de atrito entre a moeda e o prato não consegue fornecer a aceleração centrípeta necessária para manter a moeda em movimento circular. Assim, a inércia faz com que a moeda tente continuar em linha reta, sendo lançada para fora à medida que o prato acelera.

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