Um aviador, saindo de um mergulho, segue um arco de círculo e diz ter sentido no processo uma aceleração de 3g. Explique o que esta afirmação significa.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que um aviador, saindo de um mergulho, faz uma curva (um arco de círculo) e “sente” uma aceleração de 3 g. O conteúdo aqui é Física de movimento circular e forças (ou seja, aceleração centrípeta e conceito de força-g). Para resolver vamos precisar de:
- Definição de aceleração centrípeta:
. - Segunda lei de Newton:
. - O que significa “g-force” (força-g): aceleração expressa em múltiplos de
.
Passo 2
Primeiro, o que é “sentir 3 g”?
Quando falamos em “1 g”, estamos falando da aceleração da gravidade, . Se você “sente” 3 g, significa que seu corpo está sendo acelerado com intensidade equivalente a
. Em outras palavras, sua “força-peso aparente” é 3 vezes maior do que quando você está parado em pé na Terra.
Quando falamos em “1 g”, estamos falando da aceleração da gravidade,
Passo 3
Agora monta o diagrama de forças no assento do avião durante a curva para cima (arco de círculo):
- Força normal
para cima (o assento empurra o piloto). - Peso
para baixo.
Como ele descreve um arco de círculo, há uma aceleração centrípetaapontando para o centro da curva (para cima, nesse caso). Pela 2ª lei de Newton na direção radial (para cima considerada positiva):
Passo 4
A “força-g sentida” é justamente
. Se o piloto diz que sentiu 3 g, então
Substituindo em
:
Resposta
Quando o aviador diz que “sentiu uma aceleração de 3 g”, ele está dizendo que a força exercida pelo assento sobre seu corpo foi três vezes o seu peso normal, isto é, sua aceleração aparente total foi
, o que implica numa aceleração centrípeta de
.