Se colocássemos uma moeda na extremidade da barra e então a soltássemos, a moeda permaneceria em contato com a barra? Explique
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a pergunta está pedindo. Temos uma barra, tipo uma vareta, e colocamos uma moeda na extremidade dela. Aí, a gente solta a barra. A questão é: a moeda vai continuar grudada na barra ou vai se soltar? Para resolver isso, vamos precisar saber um pouco sobre movimento circular e as forças envolvidas quando algo está girando.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar no que acontece quando a barra é solta. Ela começa a girar em torno de um ponto, e a moeda na extremidade está circulando junto com ela. Para a moeda continuar fazendo esse movimento circular, ela precisa de uma força que a mantenha na trajetória curva. Essa força é chamada de força centrípeta.
Passo 3
A força centrípeta (
) necessária para manter a moeda na trajetória circular é dada pela fórmula:
onde:
-
é a massa da moeda, -
é a velocidade da moeda, -
é o raio da trajetória (no caso, o comprimento da barra).
Passo 4
Agora, vamos analisar de onde vem essa força centrípeta. Se não houver outra força além da força da barra agindo na moeda, então a barra precisa “puxar” a moeda para manter o movimento circular. Porém, se a barra não for firme o suficiente ou se a velocidade for muito alta, a força centrípeta exigida pode ser maior do que a força que a barra consegue exercer.
Passo 5
Além disso, temos que considerar a inércia da moeda. A inércia é a tendência de um objeto de continuar em seu estado de movimento. Quando a barra começa a girar, a moeda tenta continuar na direção que estava indo, o que pode fazer com que ela se solte se a força centrípeta não for suficiente para mantê-la na trajetória circular.
Passo 6
Então, se a velocidade da barra for baixa e a força que a barra consegue exercer for suficiente para fornecer a força centrípeta necessária, a moeda vai permanecer em contato com a barra. Mas se a velocidade for muito alta ou a barra não tiver força suficiente, a moeda pode se soltar devido à inércia.
Resposta
Então, a moeda pode permanecer em contato com a barra se a força centrípeta fornecida pela barra for suficiente para contrabalançar a inércia da moeda durante o movimento. Caso contrário, a moeda se soltará da barra.