TESTE 2 Quando você anda de roda-gigante com velocidade constante, quais são as orientações da sua aceleração a e da força normal FN exercida sobre você pelo assento (que está sempre na vertical) quando você passa (a) pelo ponto mais alto e (b) pelo ponto mais baixo da roda?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre o movimento numa roda-gigante com velocidade constante. O que precisamos aqui é entender um pouco de cinemática de movimento circular e como as forças atuam quando estamos se movendo em uma trajetória circular vertical. Vamos focar nas direções da aceleração centrípeta ( a) e da força normal ( FN) que o assento exerce sobre você quando você está no ponto mais alto e no ponto mais baixo da roda.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a aceleração centrípeta. Quando você está se movendo em um círculo, sempre há uma aceleração que puxa você para o centro da roda. Essa aceleração é dada por:
a = v^2r
onde v é a velocidade constante e r é o raio da roda-gigante. A direção dessa aceleração é sempre em direção ao centro da roda, independente de onde você está na trajetória.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre a força normal ( FN). Essa é a força que o assento exerce sobre você para te sustentar. O legal é que essa força sempre está na vertical, ou seja, apontando para cima ou para baixo, dependendo de onde você está na roda.

(a) Ponto Mais Alto

Quando você está no ponto mais alto da roda-gigante:
  • Aceleração ( a): Está apontando para baixo, em direção ao centro da roda.
  • Força Normal ( FN): Também está apontando para baixo, porque o assento está te empurrando nessa direção para manter você na trajetória circular.

(b) Ponto Mais Baixo

Quando você está no ponto mais baixo da roda-gigante:
  • Aceleração ( a): Está apontando para cima, de novo em direção ao centro da roda.
  • Força Normal ( FN): Está apontando para cima, já que o assento precisa te empurrar para cima para te sustentar enquanto você está na parte mais baixa.

Resposta

(a) No ponto mais alto, a aceleração a aponta para baixo (em direção ao centro da roda) e a força normal FN também aponta para baixo.
(b) No ponto mais baixo, a aceleração a aponta para cima (em direção ao centro da roda) e a força normal FN também aponta para cima.

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