Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 12.1 - Ex. 2
Verdadeiro ou Falso:
(a) O centro de gravidade está sempre no centro geométrico do corpo.
(b) O centro de gravidade deve estar localizado dentro de um corpo.
(c) O centro de gravidade de um bastão é localizado entre as duas extremidades.
(d) O torque produzido pela força da gravidade, em relação ao centro de gravidade, é sempre zero.
Passo 1
(a) Essa afirmação é falsa.
O centro de gravidade só vai coincidir com o centro geométrico quando a distribuição de massa for simétrica em relação a esse centro geométrico.
Se você tiver um disco circular uniforme, por exemplo, o centro de massa vai coincidir com o centro do círculo.
Mas agora imagine que uma metade do disco é feito de um material mais pesado que a outra. A distribuição de massa já não é simétrica, e o centro de gravidade vai ser “deslocado” em direção ao lado mais pesado.
A afirmação é falsa.
Passo 2
(b) Vamos retomar nosso exemplo de um disco circular uniforme. O centro de gravidade coincide com o centro do disco, certo? O que acontece se você agora fizer um furo no meio?
Não acontece nada! O centro de gravidade continua onde está, mesmo não estando localizado “dentro” do corpo.
Então, a afirmação é falsa.
Passo 3
(c) Vamos representar o bastão por um desenho:
Para calcular a posição do centro de massa do bastão, nós vamos usar a seguinte fórmula:
Pela simetria do bastão, podemos garantir que o centro de massa estará sobre o eixo , entre as duas extremidades.
A afirmação é verdadeira.
Passo 4
(d) o torque de uma força segue a seguinte definição:
Se calcularmos o torque da força gravitacional em relação ao centro de gravidade, o vetor e o vetor serão paralelos, e o produto vetorial de dois vetores paralelos é sempre zero.
Outra forma de ver isso é: a linha de ação da força gravitacional passa pelo centro de gravidade, então o torque produzido pela força tem que ser nulo.
A afirmação é verdadeira.
Resposta
(a) Falso.
(b) Falso.
(c) Verdadeiro.
(d) Verdadeiro.