2.92. A chaminé de um trenzinho de brinquedo em repouso contém uma mola vertical que atira uma bola de aço a um metro ou mais em linha reta para cima no ar – linha tão retilínea que a bola cai sempre de volta dentro da chaminé. Suponha que o trenzinho se mova com rapidez constante ao longo de trilhos retos. Você acha que a bola ainda retornará para a chaminé, se for atirada com o trenzinho em movimento? E se o trenzinho está se tornando mais rápido sobre os trilhos retos? E se ele se move com rapidez constante ao longo de trilhos circulares? Por que suas respostas são diferentes?

Se o trenzinho está acelerando, a bolinha já não vai cair na chaminé. Acontece o seguinte, quando a bolinha sai de dentro do trenzinho, ela tem um estado de movimento, e ela tende a manter esse estado de movimento. Isso quer dizer que se o trenzinho estava numa determinada rapidez quando arremessou a bolinha, a bolinha mantém essa rapidez até que ela caia de novo, mas o trenzinho não manteve a mesma rapidez, ele adquiriu uma maior. Então o trenzinho passa da bolinha, e a bolinha cai atrás da chaminé.

Se o trenzinho está circulando a gente também tem complicações. Circular também é acelerar, ou seja, mudar o estado de movimento. Bom, quando a bolinha sai da chaminé, ela continua com seu estado de movimento, que é indo para frente em linha reta. Nesse caso a bolinha vai sair pela tangente. Olha só:

As setinhas vermelhas representam o estado de movimento que o trenzinho estava em cada ponto antes de fazer a curva. Quando a bolinha é arremessada, ela mantém esse estado, então ela segue para frente na direção de uma dessas setinhas, e não vai cair de volta na chaminé.

As respostas são bem diferentes porque elas dependem do movimento, e em cada situação a gente tem um tipo de movimento diferente. Primeiro temos um movimento uniforme, depois um movimento onde o trenzinho vai aumentando sua velocidade, e por fim uma situação onde o trenzinho anda em círculos.