Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 5.1 - Ex. 10
Você coloca um pedaço leve de ferro sobre a mesa e segura um pequeno ímã de geladeira 1,00 cm acima do ferro. Você percebe que o ímã não consegue levantar o ferro, mesmo havendo claramente um força entre o ferro e o ímã. Depois, segurando o ímã com uma mão e o pedaço de ferro na outra, com o ímã 1,00 cm acima do ferro, você os larga simultaneamente a partir do repouso. Na queda, o ímã e o pedaço de ferro se chocam antes de atingir o chão.
(a) Desenhe diagramas de corpo livre ilustrando todas as forças sobre o ímã e sobre o ferro, para cada uma das demonstrações.
(b) Explique por que o ímã e o ferro deslocam-se cada vez mais próximos um do outro durante a queda, mesmo o ímã não conseguindo levantar o pedaço de ferro quando este está sobre a mesa.
Passo 1
Letra (a)
Demonstração 1:
Forças no ímã:
- : exercida pela mão
- : exercida pela Terra
- : exercida pelo ferro através da atração magnética
- : exercida pela mesa
- : exercida pela Terra
- : exercida pelo ímã através da atração magnética
- : exercida pela Terra
- : exercida pelo ferro através da atração magnética
- : exercida pela Terra
- : exercida pelo ímã através da atração magnética
Forças no ferro:
Demonstração 2:
Forças no ímã:
Forças no ferro:
Passo 2
Letra (b)
Pensa comigo. Imagina, na situação 2, que o magnetismo entre os corpos não existe. Aí os dois acelerariam juntos para baixo com aceleração g, certo? Certo. Agora devolve o magnetismo. O ímã, que antes acelerava g para baixo, vai ganhar um adicional de aceleração para baixo, por causa da força magnética. O oposto acontece com o ferro: ele vai continuar acelerando para baixo, só que com menos intensidade.
O fato de, na situação 1, o ímã não conseguir levantar o ferro só significa que a força magnética é menor do que o peso do ferro – e isso continua sendo verdade na situação 2 – mas isso não tem nada a ver com o real motivo de eles se aproximarem quando caem (sem a influência da mão e da mesa).
Resposta
Letra (a):
Letra (b): A força líquida que age no ímã é maior do que o seu peso, então a sua aceleração é maior do que g. Enquanto isso, a força líquida que age no ferro é menor do que o seu peso, então a sua aceleração é menor do que g.