- Referenciais (não-incerciais) e forças de inercia.
Questão 4-)Supondo que um elevador tenha seu movimento de descida observado pelo observador
dado por uma aceleração variável
tal que
e
, sendo
e
constantes, esboçado logo abaixo.
Em que instânte de tempo o observador
não sentiria a troca de forças entre seus pés e o sólo do elevador? Obtenha a resposta decompondo as forças que atuam no indivíduo do
Questão 4-)Supondo que um elevador tenha seu movimento de descida observado pelo observador
Em que instânte de tempo o observador
Passo 1
Bom, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos um elevador descendo com uma aceleração que varia com o tempo,
, onde inicialmente, em
, a aceleração é
e a taxa de variação dessa aceleração é constante, ou seja,
. O conteúdo envolvido aqui é o estudo de referenciais não-inerciais e forças de inércia na física. Para resolver essa questão, vamos precisar usar conceitos de dinâmica em referenciais acelerados e decomposição de forças.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa que o observador
não sente a troca de forças entre seus pés e o chão do elevador. Isso ocorre quando não há forças internas agindo sobre ele, ou seja, quando a força normal que o chão exerce sobre seus pés é igual ao seu peso real. Em outras palavras, o aparente peso é zero.
Passo 3
Vamos considerar as forças atuando no indivíduo dentro do elevador. Temos duas forças principais:
- Peso (
): Força devido à gravidade, , onde é a massa e é a aceleração da gravidade. - Força Normal (
): Força exercida pelo chão do elevador sobre os pés do indivíduo.
Passo 4
Em um referencial não-inercial (no caso, o elevador acelerando), precisamos considerar as forças de inércia. A força de inércia (
) é dada por:
onde
é a aceleração do elevador.
Passo 5
Para que o observador
não sinta a troca de forças, a força normal deve se igualar ao peso menos a força de inércia:
Passo 6
Queremos que o observador não sinta a troca de forças, ou seja,
:
Passo 7
Sabemos que a aceleração do elevador varia com o tempo conforme:
Queremos encontrar o instante
em que
:
Passo 8
Resolvendo para
:
Resposta
O instante de tempo em que o observador
não sentiria a troca de forças entre seus pés e o chão do elevador é:
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Qual o valor da expressão abaixo:
Calcule a diferença entre frequência angular do oscilador não-amortecido e amortecido
.
Dois tanques com uma abertura larga são preenchidos com um líquido. Um buraco de área
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no tanque 2 em profundidades
e
respectivamente. Se
e a vazão for identica, quanto deve ser a razão
?
Um recipiente cilíndrico de altura
e área de base
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