Um habilidade que algumas pessoas utilizam para mostrar precisão nos movimentos em apresentações é a “mágica” de retirar rapidamente uma toalha de uma mesa que tem inicialmente alguns objetos em cima dela sem mover estes objetos. Explique baseado nas leis de Newton o porquê desta habilidade ser possível de ser executada quando realizada corretamente.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que, ao puxarmos a toalha de uma mesa de forma bem rápida, os objetos sobre ela praticamente não se movem. O conteúdo principal envolve a Primeira Lei de Newton (inércia) e a Segunda Lei de Newton (relação entre força, massa e aceleração), além do conceito de impulso.
Passo 2
Segundo a Primeira Lei de Newton, se sobre um objeto não atuam forças horizontais resultantes significativas, ele mantém seu estado de repouso. Antes de puxar a toalha, os objetos estão em repouso em relação à mesa, e a inércia faz com que tendam a permanecer parados.
Passo 3
Quando puxamos a toalha, a única força horizontal que age nos objetos é a força de atrito
entre a toalha e a base do objeto. Pela Segunda Lei de Newton:
onde
é a massa do objeto e
a aceleração que ele receberia.
Passo 4
Na prática, ao puxar a toalha muito rapidamente, o tempo de contato durante o qual essa força de atrito age sobre cada objeto é extremamente pequeno; chamemos esse intervalo de
. A variação de velocidade do objeto é
Como
é muito pequeno, o produto
também fica muito pequeno, de modo que
. Em outras palavras, o objeto quase não ganha velocidade horizontal.
Passo 5
Esse raciocínio também pode ser feito pelo impulso
. O impulso exercido pela força de atrito é
Como
é curto,
é pequeno, logo a mudança do momento linear do objeto é desprezível e ele permanece praticamente em repouso.
Resposta
A “mágica” funciona porque a inércia (Primeira Lei de Newton) tende a manter os objetos em repouso, e a força de atrito que os acelera só age por um tempo muito curto. Pela Segunda Lei de Newton e pelo conceito de impulso, essa força de curta duração produz variação de velocidade praticamente nula, fazendo com que os objetos quase não se movam.