- (IDECAN/IFPA, PROFESSOR DE FÍSICA, EDITAL 01/2025) Um estudante gira uma pequena esfera presa a um barbante, descrevendo uma trajetória circular horizontal. O comprimento do barbante é inicialmente de
, e a esfera realiza 60 voltas por minuto. Em determinado momento, o estudante encurta o barbante para
, mantendo o movimento circular no plano horizontal e sem aplicar torques externos. Nessas condições, o novo número de voltas por minuto passará a ser:
(a) 120 voltas
.
(b) 300 voltas
.
(c) 320 voltas
.
(d) 340 voltas
.
(e) 240 voltas
.
(a) 120 voltas
(b) 300 voltas
(c) 320 voltas
(d) 340 voltas
(e) 240 voltas
Passo 1
O enunciado descreve uma esfera presa a um barbante girando em círculo horizontal de raio inicial
m a uma frequência de
voltas/min. Em seguida o estudante reduz o comprimento do barbante para
m sem aplicar torque externo.
Conteúdo: conservação do momento angular em movimento circular sem torque externo.
Conteúdo: conservação do momento angular em movimento circular sem torque externo.
Passo 2
O momento angular de uma partícula de massa
em movimento circular de raio
e velocidade angular
é
Como não há torque externo, temos
Passo 3
Escrevendo para as condições inicial e final:
Cancelando
e isolando
, obtém-se
Passo 4
Substituindo
m,
m e
voltas/min:
Resposta
(e) 240 voltas/min.