Imagine um sistema de coordenadas ligado a cada um dos corpos abaixo:
a) a cabine de uma grande roda gigante girando com velocidade angular constante.
b) o carrinho de uma montanha russa descendo aceleradamente
c) um elevador subindo com velocidade constante
d) Um satélite geoestacionário
e) um automóvel em uma estrada fazendo uma curva com velocidade escalar constante.
À luz dos conceitos estudados na disciplina, responda qual, ou quais, das alternativas acima pode representar um referencial inercial.
a) a cabine de uma grande roda gigante girando com velocidade angular constante.
b) o carrinho de uma montanha russa descendo aceleradamente
c) um elevador subindo com velocidade constante
d) Um satélite geoestacionário
e) um automóvel em uma estrada fazendo uma curva com velocidade escalar constante.
Passo 1
O enunciado lista cinco sistemas de coordenadas (a cabine de roda-gigante, o carrinho de montanha-russa, um elevador, um satélite geoestacionário e um automóvel em curva) e pergunta quais podem ser referenciais inerciais. Na disciplina, chamamos de referencial inercial aquele onde vale a primeira lei de Newton: um corpo livre de forças externas permanece em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme. Isso equivale a um referencial sem aceleração linear nem rotação.
Passo 2
a) A cabine de uma grande roda-gigante gira com velocidade angular constante. Mesmo com módulo de velocidade constante, há mudança de direção e, portanto, aceleração centrípeta. Como o referencial gira, aparecem forças fictícias (centrífuga, de Coriolis etc.). Logo é não-inercial.
b) O carrinho da montanha-russa desce aceleradamente. Aqui o referencial está sujeito a uma aceleração linear não nula. Assim, também é não-inercial, pois corpos livres pareceriam “escorregar” se não incluíssemos uma força fictícia.
b) O carrinho da montanha-russa desce aceleradamente. Aqui o referencial está sujeito a uma aceleração linear não nula. Assim, também é não-inercial, pois corpos livres pareceriam “escorregar” se não incluíssemos uma força fictícia.
Passo 3
c) O elevador sobe com velocidade constante. Velocidade constante significa aceleração zero e ausência de rotação. Esse referencial move-se em linha reta com velocidade fixa, logo satisfaz as condições de um referencial inercial.
Passo 4
d) O satélite geoestacionário permanece “parado” em relação à Terra, mas descreve movimento circular ao redor do centro da Terra, com aceleração centrípeta não nula. Portanto o seu referencial também é não-inercial.
Passo 5
e) O automóvel numa curva de velocidade escalar constante muda continuamente a direção da velocidade, o que implica aceleração centrípeta. Novamente há aceleração no referencial, o que o torna não-inercial.
Resposta
Somente a alternativa (c) representa um referencial inercial.