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:
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.

Exercícios relacionados

(UFRJ) Numa competição automobilística, um carro se aproxima de uma curva em grande velocidade. O piloto, então, pisa o freio durante 4 s e consegue reduzir a velocidade do carro para . Durante a freada o carro percorre 160 m . Supondo que os freios imprimam ao carro uma aceleração retardadora constante, calcule a velocidade do carro no instante em que o piloto pisou o freio.
Um cavalo puxa uma carroça. Uma vez que a carroça puxa o cavalo para trás com uma força igual e contrária à força exercida pelo cavalo sobre a carroça, por que a carroça não permanece em equilíbrio, independentemente da intensidade da força com a qual o cavalo puxa a carroça?
(Unimep-SP) Um carro , viajando a uma velocidade constante de , é ultrapassado por um carro . Decorridos 12 minutos, o carro passa por um posto rodoviário e o seu motorista vê o carro parado e sendo multado. Decorridos mais 6 minutos, o carro novamente ultrapassa o carro A. A distância que o carro A percorreu entre as duas ultrapassagens foi de:
a) 18 km
b)
c)
d) 24 km
e) 35 km
Um disco de hóquei, pesando , desliza 15 m sobre o gelo até parar. (a) Se sua velocidade inicial era de , qual é a força de atrito entre o disco e o gelo ? (b) Qual é o coeficiente de atrito cinético ? Resp: (a) ; (b) .