com a vertical e liberada com velocidade inicial
. Quando a bola desce até o ponto mais baixo da circunferência, (d) Os valores das respastas dos itens de (a) a © aumentam, diminuem ou permanecem os mesmos se o ângulo
é aumentado?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma bola que está presa a uma corda e começa parada com velocidade inicial igual a zero (
). Quando a bola desce até o ponto mais baixo da circunferência, queremos saber como as respostas dos itens de (a) a © mudam se o ângulo inicial
for aumentado. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco de física sobre movimento circular e forças envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos imaginar a situação: a bola está presa a uma corda e está em movimento circular. Quando a bola desce, ela ganha velocidade devido à gravidade. O ângulo
é o ângulo inicial que a corda faz com a vertical. Se aumentarmos esse ângulo, a bola começa de uma posição mais alta, o que significa que ela tem mais energia potencial inicial.
Passo 3
Vamos pensar nas quantidades que provavelmente estão nos itens (a) a ©. Geralmente, em problemas assim, os itens podem envolver:
a) Velocidade da bola no ponto mais baixo: Quanto maior a altura inicial (maior
), mais energia potencial se transforma em energia cinética, aumentando a velocidade.
b) Tensão na corda no ponto mais baixo: A tensão é composta pela força centrípeta necessária para o movimento circular mais o peso da bola. Com maior velocidade, a força centrípeta aumenta, então a tensão também aumenta.
c) Aceleração centrípeta no ponto mais baixo: A aceleração centrípeta depende do quadrado da velocidade e do raio da trajetória. Como a velocidade aumenta, a aceleração centrípeta também aumenta.
Passo 4
Agora, aplicando a teoria:
-
Energia Potencial: Quanto mais alto você começa (maior
), mais energia potencial a bola tem. Ao descer, essa energia se transforma em velocidade. -
Energia Cinética: Está diretamente ligada à velocidade. Mais energia cinética significa maior velocidade no ponto mais baixo.
-
Força Centrífuga: Depende da velocidade. Com maior velocidade, a força centrífuga aumenta.
-
Tensão na Corda: Além da força centrífuga, a corda também precisa sustentar o peso da bola. Então, com mais velocidade, a tensão total na corda aumenta.
Passo 5
Resumindo tudo isso:
- Aumentar
aumenta a altura inicial. - Isso leva a uma maior velocidade no ponto mais baixo.
- Com maior velocidade, tanto a tensão na corda quanto a aceleração centrípeta aumentam.
Resposta
Se o ângulo
for aumentado, os valores das respostas dos itens de (a) a © aumentam.