Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 4.1 - Ex. 19
Um homem de 80 kg puxa seu filho de 40 kg com uma força de 100 N, os dois de patins sobre o gelo. Juntos , eles deslizam sobre o gelo ganhando rapidez a uma taxa constante. (a) A força exercida pelo menido sobre seu pai é (1) 200 N, (2) 100 N, (3) 50 N, ou (4) 40 N. (b) Como você compara as magnitudes das duas acelerações? (c) Como você compara as orientações das duas acelerações?
Passo 1
Olá! Tá bem? Vamos entender o que está acontecendo com um esqueminha, ok?
Imagina que pai e filho seguram uma cordinha para um puxar o outro. (eles podem estar apenas de mãos dadas, mas a ideia da cordinha é facilitar o desenho hehe. Mas o raciocínio vai ser o mesmo se você pensou que eles estão de mãos dadas, tá bem?).
O homem está puxando seu filho com uma força de . E como reação a essa força, o menino vai puxar o pai como uma força também.
E também, os dois se movem a uma aceleração constante (já que eles ganham rapidez a uma taxa constante).
Passo 2
O item (a) nos pergunta qual dos valores do enunciado representa a força exercida pelo menino sobre seu pai.
Essa força é uma força em reação a força exercida pelo pai no menino.
Podemos então interpretar essa situação pela terceira lei de Newton que diz que quando dois corpos interagem entre si, a força que um corpo A exerce sobre um corpo B tem a mesma magnitude que a força de reação do corpo B sobre o A.
Olhando para nossa situação, esses dois corpos são o pai e o filho, e assim a força que o pai exerce sobre o filho tem a mesma magnitude que a força que o filho exerce sobre o pai.
Se o homem está puxando seu filho com uma força de , então a força exercida pelo menino em seu pai é de 100 N.
Passo 3
O item (b) nos pergunta como podemos comparar as magnitudes das duas acelerações.
Como o pai e o filho estão se movendo juntos, e ambos com a mesma rapidez com aceleração contante, então as suas acelerações serão as mesmas.
Uma outra forma de pensar é: se um deles tivesse uma aceleração maior, ele iria adquirir maior rapidez.
Se o pai tivesse aceleração maior que a do filho, eles iriam se distânciar (porque a rapidez dele iria ser maior que a do filho) a ponto de a cordinha arrebentar. E se o filho tivesse maior aceleração, a rapidez aumentaria, e ele ficaria cada vez mair perto do pai, e os dois poderiam colidir.
Assim, para que os dois andem juntos com aceleração constante, ambos devem ter a mesma aceleração.
Passo 4
O item (c) Nos pergunta como podemos comparar as orientações das duas acelerações.
Bem... Como eles estão juntos e indo no mesmo sentido, a orientação de suas acelerações será a mesma, como aparece no nosso esqueminha do passo 1.
Resposta
- (1) 100 N.
- A suas acelerações serão as mesmas.
- A orientação de suas acelerações será a mesma.