Q C Um parafuso cai do teto de um vagão de trem em movimento com aceleração para o norte de
. (b) Qual é a aceleração do parafuso com relação à Terra?
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos um parafuso que cai do teto de um vagão de trem que está acelerando para o norte com uma aceleração de
. Precisamos descobrir qual é a aceleração desse parafuso em relação à Terra. Para resolver isso, vamos usar conceitos de referência inercial e não inercial, além da segunda lei de Newton.
Passo 2
Primeiro, vamos considerar o referencial da Terra, que é considerado um referencial inercial (ou seja, não está acelerando). Nesse referencial, o parafuso está sujeito principalmente à força da gravidade, que o puxa para baixo com uma aceleração de
.
Passo 3
Agora, observe que o vagão de trem está acelerando para o norte com
. Isso significa que, do ponto de vista da Terra, o trem está ganhando velocidade na direção norte. Como o parafuso está dentro do trem, ele também tende a se mover na direção norte devido à aceleração do trem.
Passo 4
Como o parafuso está sob a influência de duas acelerações diferentes — uma para baixo devido à gravidade e outra para o norte devido ao trem — precisamos combinar essas acelerações vetorialmente para encontrar a aceleração total do parafuso em relação à Terra.
Resposta
A aceleração do parafuso em relação à Terra é composta por duas componentes:
-
na direção norte -
para baixo
Essas acelerações atuam perpendicularmente entre si, formando um vetor resultante que representa a aceleração total do parafuso em relação à Terra.