Os técnicos de um laboratório de testes desejam determinar se um novo dispositivo é capaz de resistir a grandes acelerações e desacelerações. Para descobrir isso, eles colam o dispositivo de 5,0 kg a uma plataforma de testes que depois é deslocada verticalmente para cima e para baixo. O gráfico ao lado mostra sua aceleração durante o primeiro segundo de movimento, tendo partido do repouso.

1. Identifique as forças exercidas sobre o dispositivo e desenhe um diagrama de corpo livre para ele.
2. Determine o valor de , o componente y da força normal sobre o dispositivo, durante o primeiro segundo de movimento. Expresse sua resposta na forma de um gráfico de versus t.
3. Sua resposta ao item anterior deve conter um intervalo de tempo durante o qual é negativo. Como isso pode ocorrer? Explique o significado físico de ser negativo.
4. Em que instante o peso do dispositivo é máximo? Quanto vale a aceleração neste instante?
5. O peso do dispositivo é nulo em algum momento? Em caso afirmativo, em que instante isso ocorre? Qual é a aceleração neste instante?
6. Suponha que os técnicos se esqueçam de colar o dispositivo à plataforma de testes. O dispositivo permanecerá sobre a plataforma de testes durante o primeiro segundo de movimento ou ele sairá “voando” da plataforma em algum instante de tempo? Em caso afirmativo, em que instante isso ocorreria?

No item b, a gente vai precisar expressar a segunda lei de Newton para o dispositivo

Sendo que a gente sabe alguns desses dados, então vamos substituir!

Agora a gente tem a normal em função da aceleração. Mas a gente precisa da normal em função do tempo! Porém, o enunciado traz um gráfico de aceleração em função do tempo, e nós temos a expressão que relaciona a aceleração é a normal. A gente pode substituir os valores de aceleração do gráfico por correspondentes na força normal!

Pra a = 19.6

e assim por diante, até substituirmos todos os valores.

A força normal é negativa quando t > 0.75s. Fisicamente, isso significa que a força normal está apontando pra baixo. Em outras palavras, a mesa está puxando o dispositivo para baixo. Isso está acontecendo porque, como diz o enunciado, o objeto foi colado na mesa. Então, quando a mesa desce rápido, puxa consigo o objeto colado.

A força resultante, segundo as leis de Newton, depende da massa e da aceleração. Como a massa é constante, a maior força resultante (força peso) vai ser quando a aceleração for a maior possível. No gráfico do enunciado, podemos ver que a aceleração máxima é quando t = 0.

Como a força peso depende da massa vezes a aceleração, essa será zero quando a aceleração for zero, ou seja, quando a normal também for igual a zero. No gráfico que construímos no item b, podemos ver que este estágio ocorre quando t = 0.75 s.

Se o dispositivo não estivesse colado na mesa, ele voaria no instante t = 0.75 s, que é o instante no qual a aceleração passa a ser negativa e a mesa passa a puxar o objeto pra baixo. Se a mesa não o puxar nesse instante, o objeto voará como um pássaro.