Um estudante dá um rápido empurrão em uma bola fixada à extremidade de uma haste rígida, como mostrado na FIGURA Q12.10, pondo-a em rotação em sentido horário em um círculo horizontal. O eixo fixo da haste é livre de atrito.

a. Quando o estudante empurra, o torque em torno do eixo fixo é positivo, negativo ou nulo?

b. Depois que terminar de empurrar, a velocidade angular da haste

(i) gradualmente aumenta;

(ii) aumenta durante algum tempo, depois se mantém constante;

(iii) mantém-se estável;

(iv) diminui durante algum tempo, depois se mantém estável; ou

(v) diminui uniformemente? Explique.

c. Imediatamente após ter terminado o empurrão, o torque é positivo, negativo ou nulo?

Letra b)

Nessa situação, após terminar de empurrar a haste, o estudante deixar de exercer uma força sobre o sistema e consequentemente o torque deixa de existir, sendo assim, da equação:

Obtemos que :

Isso só ocorre quando a aceleração angular for nula, . Portanto, após o estudante terminar de empurrar a haste (livre de atrito), ela vai continuar a se movimentar no sentido horário com velocidade constante.

Alternativa (iii)

Na letra (c), o enunciado nos pede pra encontrar a situação do torque imediatamente após o estudante terminar de empurrar a haste. Nesse caso, pode lembrar que o torque é dado pela expressão:

Onde é o raio perpendicular em que a força atua no eixo de rotação. MAAASSS, imediatamente após ele terminar o empurrão, a força que o estudante exerce é nula, , afinal a partir desse ponto ele não tem mais contato com a haste, sendo assim o torque será:

Torque será nulo!