Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 4.6 - Ex. 29
Uma bola está pendurada por um fio longo amarrado ao teto do vagão de um trem que viaja de oeste para leste sobre trilhos horizontais. Um observador no interior do vagão vê a bola suspensa, sem movimento. Faça um diagrama de corpo livre para a bola, considerando que
- O trem possui velocidade uniforme e
- O trem está aumentando sua velocidade de forma uniforme. A força resultante sobre a bola é igual a zero em ambos casos? Explique.
Passo 1
E aí, galerinha!
Nesse problema temos uma bola que está pendurada por um fio longo amarrado ao teto do vagão de um trem que viaja de oeste para leste sobre trilhos horizontais. Um observador no interior do vagão vê a bola suspensa, sem movimento.
A partir daí queremos fazer um diagrama de corpo livre para a bola, considerando que o trem possui velocidade uniforme e em outro caso que o trem está aumentando sua velocidade de forma uniforme.
Além disso, temos que explicar se a força resultante sobre a bola é igual a zero em ambos casos.
Parece complicado?
Veja só!
Passo 2
Se o trem possui velocidade uniforme, isso significa que sobre ele não há força resultante, assim como os passageiros desse trem, inclusive essa bola que está pendurada por um fio em um vagão. Então, sobre essa bola temos a força gravitanconal (em azul), direcionada verticalmente para baixo. E também temos a força tensora (em vermelho), associada ao fio, e está direcionada ao longo do fio, verticalmente para cima.
O diagrama de forças é o seguinte:
Show?
Passo 3
Agora o trem está aumentando sua velocidade, em seu movimento de oeste para leste, então ele possui uma aceleração, também de oeste para leste. Sendo assim, a bola também vai experimentar uma força resultante para o leste! Sendo assim a bola fica pendurada pela corda, mas essa ao invés de estar na vertical, estará deslocada para oeste, também na vertical! Saca só como fica o diagrama nesse caso:
Teremos aqui uma força resultante para a direita sobre a bola =D
Beleza?
Passo 4
E respondendo se a força resultante sobre a bola é igual a zero em ambos casos... a resposta é não! Apenas no primeiro caso a força resultante sobre a bola é zero.
A bola, assim como todos os passageiros e coisas dentro do trem, movem-se juntamente com ele, sendo assim, quando otrem experimenta uma velocidade constante, todos os passageiros e bolas e etc que estão dentro do trem movimentam-se com velocidade constante, consequentemente a força resultante sobre eles é zero.
Já no segundo caso temos que o trem experimenta uma aceleração, portanto todos os integrantes do trem também terão uma força resultante diferente de zero.
E aí! entendeu tudo? Responde Aí!
Resposta
