Momento Angular
Um carrossel tem raio de e momento de inércia em relação ao seu eixo de . O carrossel está inicialmente em repouso quando uma menina de começa a caminhar sobre o carrossel com velocidade de em relação ao solo, tangente ao círculo de raio e concêntrico com o carrossel. Considere a menina como uma partícula e despreze o atrito no eixo do carrossel.
- A partir do instante em que a meina inicia a caminhada, qual o torque resultante externo, sobre o sistema {carrossel menina}, em relação ao eixo do carrossel?
- Calcule a velocidade angular do carrossel.
- O que acontecerá com o carrossel se inicialmente, ao invés de caminhar na direção tangencial, a menina caminhasse em direção ao centro do carrossel (direção radial)?
Passo 1
Bem, não temos forças externas, sendo assim, o torque é zero.
Passo 2
Falou em velocidade angular e rotação, momento angular!
Primeiro vamos começar pelo carrossel. Ao invés de fórmula, vamos pensar.
Vimos na letra a) que o torque é zero. Sabemos também que isto leva a uma conservação do momento angular, isto é, o momento angular antes da menina subir e o momento angular depois da menina subir tem valores iguais. Bem, o enunciado diz que o carrossel estava inicialmente em repouso, certo? Logo, seu momento angular inicial é zero. Consequentemente, vimos que o seu momento angular final também é zero.
Agora vamos para o momento angular da menina:
Passo 3
Basta agora calcularmos o momento angular do sistema, que é a somo dos momentos angulares:
Mas e a velocidade angular?
Passo 4
Vamos lá, a menina mudar de direção não altera o fato que não termos forças externas atuando no sistema. Com isso, nada iria mudar e o carrossel permaneceria em repouso.
Resposta
- Nada.