Força e leis de Newton
Um bonde antigo, trafegando a , faz uma curva (plana) à direita com de raio. Neste bonde, existem alças de mão fixas ao teto, com liberdade para inclinar-se em qualquer direção.
c) Vistas por algum passageiro no fundo do bonde, em que direção as alças de mão se inclinam quando o bonde faz a curva? Justifique.
d) Qual é o ângulo que as alças de mão fazem com a vertical?
Passo 1
c)
Vamos analisar a situação utilizando a primeira lei de Newton. Um corpo que está em movimento em linha reta, vai continuar esse movimento ao menos que forças externas atuem sobre ele. No nosso caso, a alça vai tender a continuar em linha reta, enquanto que o trem irá virar para a direita. Como o observador dentro do trem está virando para a direita junto com o trem, a impressão que dá é de que ele continuou em linha reta e a alça virou para a esquerda. Mas na verdade a alça continuou em linha reta e o trem virou a direita.
Passo 2
d)
A figura mostra o diagrama de corpo livre para a alça. Neste caso, o eixo é escolhido com o sentido positivo apontado para o centro da curva e o eixo é a vertical. Assim, o ângulo procurado é o ângulo do vetor com o eixo . A segunda lei de Newton neste caso fica:
Eixo :
No eixo teremos a força centrípeta:
Dividindo a equação do eixo com a do eixo temos:
Neste caso:
Passando para , divide-se por 3,6:
Então:
Então:
Resposta
c) Para a esquerda.
d)