Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 8.Questões Conceituais - Ex. 4
4. Uma bola presa a um barbante move-se em um círculo vertical. Quando
a bola encontra-se no ponto mais alto, a tensão no barbante é
maior, menor ou igual à força gravitacional sobre a bola? Explique.
Passo 1
Galera aqui temos um probleminha, porque a resposta pode ser maior, menor ou igual e isso vai depender da velocidade dessa bolinha e do raio dessa trajetória. Ou seja essa pergunta não faz muito sentido.
Muito desconfiado disso, eu fui la no livro original e percebi que existe um errinho de tradução, que faz TODA a diferença pra essa pergunta. Ela deveria ser assim:
“4. Uma bola presa a um barbante move-se em um círculo vertical. Quando a bola encontra-se no ponto mais BAIXO, a tensão no barbante é maior, menor ou igual à força gravitacional sobre a bola? Explique.”
Dai sim, a gente tem como responder.
Passo 2
Então, pra que a bolinha permaneça em um movimento circular ela precisa de uma força centripeta que aponta para o centro da circunferência. Isso a gente viu nesse capitulo, então vamos pensar assim:
No ponto mais baixo da trajetória terá duas forças atuando sobre a bolinha: Força gravitacional para baixo e a tensão do barbante para cima.
A soma delas é a força resultante, ou seja, a força centripeta. E como ela precisa estar apontando para o centro da circunferência a tensão deve ser maior que a força gravitacional, pra fazer essa bolinha subir novamente.
Resposta
A tensão do barbente é maior que a força gravitacional que atua sobre a bola.