A marca de um referencial inercial é que qualquer objeto que esteja sujeito a uma força resultante nula irá percorrer uma trajetória retilínea com velocidade constante. Para ilustrar isso, considere o seguinte: estou em pé no plano da origem de um referencial inercial S e chuto um bloco sem atrito na direção norte ao longo do plano. (a) Escreva as coordenadas
e
do bloco como função do tempo de acordo com o referencial inercial. (Use os eixos
e
apontando para leste e norte, respectivamente.) Agora, considere dois observadores, o primeiro em repouso no sistema
que se desloca com velocidade constante
na direção leste com respeito a
, o segundo em repouso no sistema
que se desloca com aceleração constante na direção leste com respeito a
. ( Os três sistemas coincidem no momento em que eu chuto o bloco e
está em repouso relativo a
naquele exato momento.)
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente está trabalhando com cinemática, que é a parte da física que estuda o movimento dos objetos sem se preocupar com as forças que os causam. O enunciado fala sobre um referencial inercial, que é um sistema de referência onde um objeto sem força resultante se move em linha reta com velocidade constante. Então, pra resolver essa parte, a gente vai precisar usar as equações do movimento retilíneo uniforme.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o movimento do bloco no referencial inercial S. Quando você chuta o bloco na direção norte, sem atrito, ele vai se mover com uma velocidade constante porque não tem força agindo sobre ele (exceto a força inicial do chute, que já foi aplicada).
Passo 3
Vamos definir nossos eixos: o eixo x aponta para leste e o eixo y aponta para norte. Como o movimento do bloco é somente na direção norte, não tem movimento na direção leste. Isso significa que a coordenada x do bloco vai permanecer sempre zero.
Passo 4
Agora, vamos determinar a coordenada y. Como o bloco está se movendo em linha reta com velocidade constante
na direção norte, a posição y em função do tempo
é dada por:
Isso significa que quanto mais tempo passa, mais o bloco se afasta na direção norte.
Passo 5
Juntando tudo, temos que a coordenada x do bloco não muda, e a coordenada y aumenta de forma linear com o tempo.
Resposta
As coordenadas do bloco em função do tempo no referencial inercial S são: