Um aviâo de brinquedo é pendurado no teto pela ponta de um cordão. Você gira o avião muitas vezes para dar corda no sentido horário e o solta. O avião começa a girar em sentido anti-horário, primeiro devagar, e depois cada vez mais rápido. Estabeleça o sentido anti-horário como positivo e suponha que o atrito seja desprezível. Quando o cordão está comple-tamente enrolado, o avião tem sua taxa de rotação máxima. (i) Neste instante, sua aceleração angular é (a) positiva, (b) negativa ou © zero?
Passo 1
Vamos entender o que está acontecendo na questão. Temos um avião de brinquedo pendurado no teto por um cordão. Quando você gira o avião no sentido horário e o solta, ele começa a girar no sentido anti-horário, que estamos considerando como positivo. Inicialmente, ele gira devagar, mas vai acelerando cada vez mais até que o cordão está completamente desenrolado e o avião atinge sua velocidade máxima de rotação. Precisamos descobrir se, nesse instante de velocidade máxima, a aceleração angular do avião é positiva, negativa ou zero. Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinemática rotacional, especificamente sobre velocidade angular e aceleração angular.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é velocidade angular e aceleração angular. A velocidade angular (
) indica quão rápido algo está girando, enquanto a aceleração angular (
) mostra como essa velocidade está mudando ao longo do tempo.
Passo 3
Na situação descrita, o avião está acelerando no sentido anti-horário. Isso significa que sua velocidade angular está aumentando nesse sentido positivo. Enquanto o avião está acelerando, a aceleração angular é positiva porque está na mesma direção da velocidade angular.
Passo 4
Agora, quando o cordão está completamente desenrolado e o avião atinge sua velocidade máxima de rotação no sentido anti-horário, ele para de acelerar. Isso quer dizer que a velocidade angular não está mais mudando; ela se estabiliza.
Passo 5
Quando a velocidade angular se estabiliza e deixa de aumentar, a aceleração angular passa a ser zero. Não há mais mudança na velocidade de rotação, pois o avião alcançou sua velocidade máxima.
Resposta
A aceleração angular do avião nesse instante é zero. Portanto, a resposta correta é a opção ©.