Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 10.1 - Ex. 16
Você projetou um carro que é movido à energia armazenada em um único volante giratório com quantidade de movimento angular de spin . De manhã, você usa energia elétrica para levar o volante a adquirir uma certa rapidez angular, dando-lhe uma enorme quantidade de energia cinética de rotação – energia que será transformada em energia cinética de translação do carro durante o dia. Tendo estudado quantidade de movimento angular e torques em uma disciplina de física, você percebe que alguns problemas podem surgir em algumas manobras com o carro. Discuta alguns desses problemas. Por exemplo, suponha o volante montado de forma que esteja apontado verticalmente para cima quando o carro está em uma estrada horizontal. Então o que acontecerá se o carro tentar virar à esquerda ou à direita? Em cada caso tratado, considere a orientação do torque exercido pela estrada sobre o carro.
Passo 1
Aqui temos que imaginar um carro viajando com um vetor apontando para cima (furando o teto):
Toda vez que o motorista fizer algum movimento que gera uma variação no vetor , ele estará produzindo um torque na mesma direção de , e como resposta, o volante produzira um torque sobre o carro.
Passo 2
Quando o motorista vira para a esquerda, por exemplo, o vetor aponta para a esquerda também, portanto o volante irá produzir um torque sobre o carro que aponta para a direta.
O que acontece quando temos um torque apontando para a direita? É só usar a regra da mão direita para descobrir:
A frente do carro tende a levantar!
No caso em que o motorista vira para a direita, é a traseira do carro que tende a levantar.
Passo 3
Agora o que acontece quando o motorista sobe ou desce uma ladeira.
No caso em que desce, por exemplo, o vetor aponta para “frente” (basta fazer mentalmente para verificar isso):
E então teremos um torque sobre o carro apontando para trás, e o carro terá a tendência de inclinar para os lados, com os pneus direitos tendendo a perder contato com a pista.
Resposta
Ao fazer curvas no plano, haverá rotação de forma que a frente/traseira do carro tende a se erguer. Ao subir e descer ladeiras, os lados do carros tendem a se erguer.