Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 112
Um veterano de física está trabalhando em um parque de diversões para pagar a mensalidade da faculdade. Ele pilota uma moto no interior de uma esfera de plástico transparente. Ao ganhar velocidade suficiente, ele descreve um círculo vertical com raio igual a . O veterano possui massa de e sua moto possui massa de .
a) Qual é sua velocidade mínima no topo do círculo para que os pneus da moto não percam o contato com a esfera?
b) Na base do círculo sua velocidade é igual à metade do valor encontrado em (a). Qual é o módulo da força normal exercida pela esfera sobre a moto nesse ponto?
Passo 1
Fala, galera! Beleza? Vamos resolver essa questão!
O enunciado pediu pra gente determinar a velocidade mínima no topo do círculo para que os pneus da moto não percam o contato com a esfera e o módulo da força normal exercida pela esfera sobre a moto no ponto onde a velocidade é igual à metade do valor encontrado no primeiro item.
Para os pneus não perderem o contato, deve haver uma força para baixo nos pneus, então a aceleração (para baixo) deve exceder o peso , então:
Onde é a velocidade mínima que nós vamos encontrar, é a aceleração da gravidade e é o raio do pneu. Então, basta substituir os valores na equação. Depois, vamos encontrar o valor da força normal somando as forças atuantes no nosso sistema.
Vamos lá!
Passo 2
Vamos começar encontrando a nossa velocidade mínima:
Substituindo os valores, temos:
Passo 3
A força normal na base é dada por:
Substituindo os valores, teremos:
Valeu, galera! Até a próxima! 😉