Enunciado
Física - Hewitt - Física Conceitual- Ed: 12º - Capítulo 9.Pense e Ordene - Ex. 47
Imagine que você caia em um túnel perfurado através do
centro da Terra. Sem levar em conta o atrito e os efeitos da rotação,
ordene as posições A, B, C e D indicadas em sequência
decrescente quanto aos valores de suas
a. velocidades de queda.
b. acelerações de queda.
Passo 1
Opa galera, tudo bem? Vamos agora para mais uma daquelas viagens que só vemos nos livros de física, como seria a nossa velocidade e a nossa aceleração se a gente fosse descendo do polo note ao polo sul por um buraco?
Vamos tentar entender a aceleração primeiro!
B)
Você pode estar se perguntando “Dá onde vem essa aceleração?”, ela é a mesma gravidade de sempre, mas quando vamos entrando para o centro da terra as coisas vão ficando um pouco estranhas.
Esta aceleração gravitacional vem da força gravitacional entre a terra e a gente que está caindo nesse buraco, é como dizer que massa atrai massa, mas quando vamos entrando na terra, vai ter uma parte da terra que vai querer nos atrair de volta para o topo, acompanhem na figura a baixo:
As setinhas vermelhas são a aceleração devido a gravidade que tenta nos puxar para baixo, enquanto as setinhas azuis escuro são as que tentam nos puxar para cima.
E podemos notar que no começo (Ponto A) ainda tem muita massa querendo que fossemos para baixo e pouca massa nos puxando para cima.
No centro do planeta (Ponto B), a mesma quantidade de massa nos puxaria para os dois lados, sendo a aceleração resultante 0
Podemos notar que a distância do ponto C ao centro da terra é igual a distância do ponto A ao centro da terra, então a aceleração resultante nesse ponto será igual ao ponto A.
E no ponto D, quase saindo da terra, teremos basicamente toda a massa da terra nos puxando de volta para cima.
Passo 2
Se fizermos a soma destes vetores a imagem ficará assim:
Sendo em ordem decrescente de aceleração:
Passo 3
Agora vamos analisar a velocidade.
A)
Quando estamos na beirada do buraco prontos para pular, ainda nem estamos em movimento, então a nossa velocidade na entrada é 0. Aí começamos a cair, com uma grande aceleração, e vamos ganhando velocidade da entrada até o meio do planeta.
No meio do planeta a aceleração troca de direção como mostra a figura anterior, e começamos a frear, diminuindo a nossa velocidade.
Então em ordem decrescente de velocidade teríamos
B -> maior velocidade (Lembre que depois de B começamos a frear)
A e C -> as mesmas velocidades, devido a estarem a mesma distância, mas ainda menor que B
D -> assim como no início a velocidade no final será bem próxima de 0, já que estaríamos quase voltando para subir o buraco.
Resposta
A) B
B)