UFSCAR, Sem Campus, Física 1, AV1 - 2021.1 - Prof° Raphael Santarelli, Questão 4c
Uma partícula se move em uma trajetória circular horizontal no plano , com velocidade escalar constante. No instante , a partícula possui velocidade e aceleração no sentido positivo de . No instante , a partícula possui velocidade e aceleração no sentido positivo de . Considere a diferença é menor que um período de rotação.
Encontre o raio do círculo e o módulo da aceleração centrípeta.
Passo 1
Oiie, tudo certinho?
Temos aqui uma partícula se movendo em uma trajetória circular sobre o plano , o enunciado nos dá algumas informações sobre instantes da trajetória, como por exemplo, nos indica que no instante , a velocidade da partícula é tal que
da mesma forma, temos que em , a velocidade é tal que
O enunciado também nos dá informações sobre a direção da aceleração nestes dois instantes, no primeiro instante a aceleração está no sentido positivo de , e no segundo instante, está no sentido positivo de . Por último, nos é afirmado que , em que é um período de rotação! Belezinha?
Precisamos encontrar agora o raio desta circunferência e a aceleração centrípeta relacionada ao movimento circular uniforme! Como faremos isso? Saca só, na última alternativa obtivemos que o período de rotação é
Com isso podemos lembrar a definição de velocidade para obter o nosso raio, e tendo esta informação em mãos, a definição de aceleração centrípeta nos dará o resultado final diretamente! Vamos lá!
Passo 2
Saca só, a velocidade é definida como um deslocamento sobre um intervalo de tempo! Ou seja, se considerarmos uma circunferência completa de raio , temos que
como temos que a velocidade escalar é constante, podemos isolar o nosso raio como
ou, simplesmente
Maravilha! Vamos usar essa informação junto com a definição de aceleração centrípeta! Saca só!
Passo 3
A definição de aceleração centrípeta é
em que é o versor que aponta para o centro do círculo. Avaliando a razão, temos que
Mais uma alternativa já era! Vamo que vamo para a próxima! Até jajá!
Resposta
e