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Eduardo há 1 ano
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Força pra não cair o pião

Gostaria de saber mesmo conceitualmente o porquê quando um pião girando ( brinquedo de criança ) a alta rotação consegue efetuar o seu giro em torno do seu eixo quase ficando de pé. E a medida que for diminuindo sua rotação, parece-me que existe uma componente de força talvez centrípeta que impede de fazê-lo cair, que força é essa ?? Será uma componente do torque ? Comente por favor. Pode me responder no meu e-mail: perrellaeduardo8@gmail.com  Muito obrigado.

Física Ensino Médio Geral
2 respostas
Professor João A.
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Respondeu há 1 ano
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Sim, o fenômeno que você está descrevendo está relacionado a princípios da física, especialmente à conservação do momento angular e ao papel do torque. Vamos explorar conceitualmente o porquê disso acontecer.

Quando o pião gira a alta rotação, possui um momento angular significativo. O momento angular é uma quantidade vetorial que combina a massa, a velocidade angular e a distribuição da massa em torno do eixo de rotação. De acordo com o princípio da conservação do momento angular, um sistema isolado não tem seu momento angular total alterado, a menos que haja um torque externo aplicado.

Quando o pião está girando a alta rotação, possui um momento angular significativo, e esse momento angular tende a ser conservado. À medida que a rotação diminui, é possível observar que o pião se inclina, mas ele não cai imediatamente. Isso ocorre porque o momento angular está sendo conservado, e para compensar a diminuição da velocidade angular, o raio de rotação ao longo do eixo do pião diminui.

O momento angular (L) de um objeto giratório é dado por:

?=???,

onde ? é o momento de inércia e ? é a velocidade angular.

Quando o raio de rotação diminui, o momento de inércia ? diminui. Para conservar o momento angular total, a velocidade angular ? aumenta. Isso cria uma força centrípeta que age na direção perpendicular à velocidade angular. Essa força centrípeta é uma componente do torque que age para manter o pião em pé.

O torque (ou momento de força) é dado por:

?=???,

onde ? é a aceleração angular. Quando o pião diminui a rotação, a aceleração angular aumenta, proporcionando o torque necessário para manter o pião em pé.

Portanto, a força centrípeta que impede o pião de cair está relacionada à conservação do momento angular e à ação do torque resultante da variação na velocidade angular e no raio de rotação.

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Professor Giuseppe S.
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