USP, Sem Campus, Física 1, Coletâneas de Exercícios - Parte I - Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia, Questão 64c
Num parque de diversões, um carrinho desce de uma altura , a partir do repouso, para dar a volta no loop de raio indicado na figura .
c) Que acontece com o carrinho para ?
Passo 1
Fala, galera! Vamos resolver essa questão!
O enunciado pediu pra gente analisar o que acontece quando o carrinho de um parque de diversões desce de uma altura , a partir do repouso, para dar a volta no loop de raio , na situação em que . Nosso esquema original é esse aqui:
Então, vamos supor que a altura seja menor do que o raio do loop e analisar o que acontece.
Vamos lá!
Passo 2
Repare que nosso carrinho parte do repouso, então no ponto inicial da trajetória ele tem apenas energia potencial. Essa energia é dada por:
Então, quanto menor for , menor a energia potencial naquele ponto. Sendo assim, quando a altura é menor do que o raio do loop, o carro não vai ter energia potencial suficiente pra ultrapassar metade do arco e adquirir velocidade horizontal. Então, ele fica simplesmente subindo e descendo entre o ponto máximo da trajetória e o ponto de lançamento.
Dessa forma, podemos dizer que para , o nosso carrinho fica oscilando entre dois pontos, à direita e à esquerda do eixo vertical, ao redor da base do loop.
Valeu, galera! Até a próxima! 😉