TESTE 2 Quando você anda de roda-gigante com velocidade constante, quais são as orientações da sua aceleração e da força normal 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 ( ) e da força normal ( ) 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:
onde é a velocidade constante e 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 ( ). 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 ( ): Está apontando para baixo, em direção ao centro da roda.
  • Força Normal ( ): 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 ( ): Está apontando para cima, de novo em direção ao centro da roda.
  • Força Normal ( ): 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 aponta para baixo (em direção ao centro da roda) e a força normal também aponta para baixo.
(b) No ponto mais baixo, a aceleração aponta para cima (em direção ao centro da roda) e a força normal também aponta para cima.

Exercícios relacionados

Na Fig. 5-20a, uma força horizontal constante de módulo 20 N é aplicada a um bloco de massa , que empurra um bloco de massa . O bloco desliza sobre uma superfície sem atrito, ao longo de um eixo .
(a) Qual é a aceleraçāo dos blocos?
Na Fig. 5-19a um passageiro de massa está de pé em uma balança no interior de um elevador. Estamos interessados nas leituras da balança quando o elevador está parado e quando está se movendo para cima e para baixo.
(a) Escreva uma equação para a leitura da balança em função da aceleração vertical do elevador.
TESTE 1 Um bloco repousa sobre um piso. (a) Qual é o módulo da força de atrito que o piso exerce sobre o bloco? (b) Se uma força horizontal de 5 N é aplicada ao bloco, mas o bloco não se move, qual é o módulo da força de atrito? © Se o valor máximo força de atrito estático que age sobre o bloco é 10 N , o bloco se moverá quando o módulo da forca aplicada horizontalmente for aumentado para 8 N ? (d) E se ele for aumentado para 12 N ? (e) Qual ć o módulo da força de atrito no item ©?
Embora muitas estratégias engenhosas tenham sido atribuídas aos construtores da Grande Pirâmide, os blocos de pedra foram provavelmente içados com o auxílio de cordas. A Fig. 6-5a mostra um bloco de 2000 kg no processo de ser puxado ao longo de um lado acabado (liso) da Grande Pirâmide, que constitui um plano inclinado com um ângulo . O bloco é sustentado por um trenó de madeira e puxado por várias cordas (apenas uma é mostrada na figura). O caminho do trenó é lubrificado com água para reduzir o coeficiente de atrito estático para 0,40 . Suponha que o atrito no ponto (lubrificado) no qual a corda passa pelo alto da pirâmide seja desprezível. Se cada operário puxa com uma força de 686 N (um valor razoável), quantos operários são necessários para que o bloco esteja prestes a se mover?