Numa máquina de Atwood, sem sobrecarga, dando-se um pequeno impulso para baixo numa das cargas, o que acontece? Explique.
Passo 1
O enunciado descreve uma máquina de Atwood ideal (polia sem massa nem atrito, corda inextensível) com duas massas idênticas, digamos
, perfeitamente equilibradas. Em repouso, basta dar um pequeno impulso para baixo em uma das massas: qual será o movimento subsequente? Vamos usar as Leis de Newton para sistemas conectados por corda.
Passo 2
Desenhando o diagrama de forças em cada massa, a tração
na corda vale a mesma para as duas (polia ideal). Para a massa
que desceu inicialmente, tomando para baixo como sentido positivo,
Para a massa
, que sobe, tomamos para cima como sentido positivo e obtemos
Como as massas são iguais, ambas têm módulo de aceleração igual, mas sentidos opostos.
Passo 3
Somando as duas equações:
Não há força resultante em nenhuma das massas.
Passo 4
Como a aceleração é nula, qualquer velocidade inicial
que a massa tenha recebido persiste no tempo. Portanto, depois do impulso, o sistema não acelera nem desacelera: ambas as massas passam a mover-se com velocidade constante
, uma descendo e a outra subindo, indefinidamente (na ausência de atrito).
Resposta
Após o pequeno impulso, as duas massas deslocam-se com velocidade constante (movimento retilíneo uniforme), pois a máquina ideal não exerce nenhuma força resultante que altere essa velocidade.