Enunciado
Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 4.Exercícios e Problemas - Ex. 4
4. Considere um pêndulo balançando de um lado para o outro por uma corda. Use uma análise de diagrama de movimento e redija uma explicação para responder a cada uma das seguintes questões.
No ponto mais baixo do movimento, a velocidade é nula ou não nula? A aceleração é nula ou não-nula? Se estes vetores não são nulos, para onde eles apontam?
No fim do arco que o pêndulo descreve, quando ele se encontra no ponto mais alto de um lado ou do outro, a velocidade é nula ou não-nula? E quanto à aceleração? Se estes vetores não são nulos, para onde eles apontam?
Passo 1
Iremos traçar os vetores para e para nesse ponto.
Lembre-se de um movimento circular, podemos decompor em componentes , e traçar um resultante, sempre observando o que aumenta e o que diminui, e como isso interfere no resultante. Lembre-se também que cada item tem seu comportamento (posição, velocidade, aceleração.)
Você também pode observar o s vetores de forma animada nesse simulador do link a seguir (é gratuito ), só observe que no simulador há um movimento circular completo. A depender do que esteja observando vc deve se adaptar.
https://bit.ly/2JTMbRa
Para
Na volta o vetor é em sentido oposto
Para
Desse modo, a velocidade no ponto mais baixo não é zero. O vetor de velocidade neste ponto é tangente ao círculo. Temos também que a aceleração não é zero e o vetor de aceleração aponta para o centro do círculo.
Passo 2
Mas uma vez iremos traçar os vetores para e para nesse ponto.
Para
Para
O final do arco é como o ponto mais alto de uma bola lançada para cima. A velocidade é zero no instante em que o pendulo atinge a máxima de sua trajetória. Nesse momento o vetor para de apontar para fora de modo tangencial(em anti-horario) , para em seguida apontar para “dentro” de modo tangencial(em horário).
No entanto, a aceleração não é zero neste momento. A velocidade está mudando no ponto final, e isso requer uma aceleração. Até por que para haver mudança de direção, é necessário haver aceleração.
Resposta
Velocidade é não-nula. Aceleração é não-nula. tangencial ao movimento e aponta para o centro.
Velocidade é nula. Aceleração é não-nula. Aceleração aponta para o centro.