(a) Um aro circular uniforme repousa sobre uma superfície horizontal livre. Se ele é golpeado tangencialmente em um ponto da periferia, em torno de qual ponto ele começa a girar?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um aro circular uniforme que está deitado numa superfície horizontal. A gente precisa descobrir em torno de qual ponto ele vai começar a girar quando alguém bate nele na periferia, ou seja, de um ponto na borda. Para resolver isso, vamos usar conceitos de torque e equilíbrio de forças que fazem parte da física de rotação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece quando aplicamos uma força tangencial em um ponto da periferia do aro. A força aplicada gera um torque, que é a tendência de uma força causar rotação em torno de um ponto. A fórmula do torque (
) é:
onde
é a distância do ponto de aplicação da força até o ponto de rotação, e
é a força aplicada.
Passo 3
No caso do aro, se a superfície é horizontal e sem atrito, a força aplicada na periferia vai tentar girar o aro em torno do ponto de contato com a superfície. Esse ponto de contato é essencial porque é onde a força da superfície contraria a força aplicada, criando o torque que inicia a rotação.
Passo 4
Para o aro começar a girar, o torque gerado pela força aplicada deve superar o torque de atrito (se houver). Considerando que a superfície é livre e sem atrito, o aro vai começar a girar exatamente em torno do ponto de contato onde a força foi aplicada. Esse ponto não se move instantaneamente, servindo como pivot para o início da rotação.
Resposta
Então, o aro começa a girar em torno do ponto onde ele está em contato com a superfície horizontal.