Exemplo 31 Considere um tubo disposto verticalmente, no qual se realizou o vácuo. Um dispositivo faz uma bolinha metálica ser abandonada dentro do tubo, em sua extremidade superior. Sabendo que esse experimento é realizado da Terra, podemos afirmar que a bolinha:
a) não cai, porque não existe gravidade no vácuo;
b) cai em movimento retilíneo e uniforme;
c) cai com uma aceleração tanto maior quanto mais intenso for o seu peso;
d) cai com a mesma aceleração com que cairia nas vizinhanças da Lua;
e) cai com aceleração de módulo aproximadamente igual a
, independentemente da intensidade de seu peso.
a) não cai, porque não existe gravidade no vácuo;
b) cai em movimento retilíneo e uniforme;
c) cai com uma aceleração tanto maior quanto mais intenso for o seu peso;
d) cai com a mesma aceleração com que cairia nas vizinhanças da Lua;
e) cai com aceleração de módulo aproximadamente igual a
Passo 1
O enunciado descreve um tubo em vácuo na superfície da Terra, dentro do qual deixamos cair uma bolinha metálica sem velocidade inicial. O conteúdo aqui é o estudo do “movimento de queda livre” e vamos precisar lembrar que, em ausência de resistência do ar, a única força atuante é o peso.
Passo 2
Como o tubo está em vácuo, não há resistência do ar sobre a bolinha. Isso significa que a bolinha está sujeita apenas à força peso
. Pela segunda lei de Newton,
onde
é a aceleração da bolinha e
é a aceleração da gravidade.
Passo 3
Na expressão acima, o
(massa da bolinha) aparece em ambos os lados, logo ele se cancela e obtemos
Isso mostra que a aceleração da queda livre é independente da massa (e, portanto, do peso) do objeto.
Passo 4
Na superfície da Terra, o módulo de
tem valor aproximado de
Portanto, a bolinha cai com aquela aceleração, independentemente de seu peso.
Resposta
e) cai com aceleração de módulo aproximadamente igual a
, independentemente da intensidade de seu peso.