Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 8.Exercícios e Problemas - Ex. 15
15. Um vagão de montanha-russa passa pelo topo de um loop vertical e circular com velocidade duas vezes maior do que a velocidade crítica. Qual é a razão entre a força normal e a força gravitacional?
Passo 1
Opa! Aqui vamos nós de novo!
Olha só! Primeiramente vamos fazer o diagrama de corpo livre para o nosso vagão...
No nosso vagão estão agindo duas forças, a força peso e a força de reação normal do trilho. De modo que iremos ter o esquematizado na imagem abaixo,
Passo 2
Fazendo o somatório das forças na direção radial, obtemos que...
Mas antes, vamos ver quanto vale a velocidade crítica!? Tá ligado a relação acima!? O que iria acontecer, se a força normal, , valesse zero?
Bom! Tá na cara que o nosso carrinho ia perder o contato com o solo! Ou seja, nessa situação é que podemos obter a velocidade crítica, , que vai valer...
Passo 3
A questão nos diz que o vagão de montanha-russa passa pelo topo do loop vertical e circular com velocidade duas vezes maior do que a velocidade crítica. Sendo assim, vamos pegar a mesma relação anterior, senda que dessa vez a normal não vai ser nula. Pelo menos, não se quisermos que o carro não perca o contato com o trilho...
Assim, obtemos que a força normal é o triplo da força peso.