TIPLER,P.- Física para Cientistas e Engenheiros, Vol 1,6ª Edição, LTC,2009., pp 233 – 47.
Um carrinho de montanha-russa, de , parte do repouso de uma altura acima da base de uma laço de de diâmetro. Se o atrito é desprezível, determine a força para baixo exercida pelos trilhos sobre o carrinho, quando este está no topo do laço, de cabeça para baixo.
Passo 1
O que vai acontecer aqui é que como ele está em uma altura grande, quando descer vai ter velocidade. Dentro do laço os trilhos vão estar fazendo um força para acelerar o objeto, fazendo-o girar. Vamos fazer as contas?
Passo 2
Como não há força de atrito nesse problema, não há atuação de forças não conservativas nesse carrinho. Assim, podemos conservar a energia tanto no alto da montanha quanto no alto do laço. Como no alto da montanha o carrinho parte do repouso, ele não possui energia cinética (). No topo do laço, o carrinho terá energia cinética e potencial ():
Passo 3
Para descobrir a velocidade no ponto mais alto do laço, vamos usar a fórmula da energia cinética:
Passo 4
Agora que já sabemos a velocidade, podemos calcular a força que os trilhos exercem sobre o carrinho
Substituindo valores temos: