Força Centrípeta

Professor Nonato C.

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Respondeu há 7 anos

Na primeira situação (com o carrinho andando sobre uma superfície horizontal com velocidade constante) o pêndulo fica vertical porque está em repouso em relação ao carrinho, situação de equilíbrio (estático), na qual a força resultante é nula (igual a zero). Portanto, para isso o peso (P = m.g, onde m é a a massa do pêndulo e g é a aceleração da gravidade na superfície da Terra, aproximadamente igual a a 10 m/s^2) do pêndulo tem módulo e direção iguais aos da tração (T) exercida pelo fio, mas com sentido oposto (apontando verticalmente para baixo, ou seja, para o centro da Terra).

Na segunda situação a aceleração (resultante) do pêndulo será igual em módulo, direção e sentido à aceleração do carrinho (na direção da superfície horizontal). Para isso acontecer, o peso está como sempre apontando verticalmente para baixo (para o centro da Terra) e a tração (assim como o fio) inclinada para trás do sentido do movimento do carrinho, de modo que a soma vetorial (pela regra do paralelogramo) dessas duas forças tenha direção e sentido da aceleração do carrinho. Ainda nessa situação quem fará o papel de força centrípeta (Fcp), responsável pela trajetória circular, será a tração T - (menos) P.cos@ (onde @ é o ângulo entre a direção do peso, para baixo, e o da tração).

Na terceira situação a aceleração resultante do carrinho (bem como a do pêndulo) tem direção da rampa inclinada, sentido do movimento de descida da rampa e módulo g.sen@ (onde @ o ângulo entre a direção da força Peso e a direção normal, perpendicular à superfície inclinada). Para a soma vetorial das forças que atuam no pêndulo estar nessa direção (da rampa inclinada), o peso, como sempre apontando verticalmente para baixo, decompõe-se em duas direções: uma na direção da rampa, no sentido do movimento de descida e com módulo igual a P.sen@; outra de módulo P.cos@ na direção perpendicular à superfície inclinada, mesma direção da tração (direção do fio), mas com sentido oposto à essa. Portanto, na terceira situação o pêndulo fica perpendicular à superfície inclinada, conforme a afirmação da letra B, resposta correta do exercício. Ainda nessa situação quem fará o papel de força centrípeta (Fcp) será a tração T - (menos) P.cos@.

Na segunda e na terceira situações a força centrípeta terá módulo Fcp = m.v^2/R, onde v é o módulo da velocidade (sempre com direção e sentido do movimento) e R é o raio da trajetória circular.