Um mergulhador gira em um salto com braços encolhidos. Ao estendê-los, o que acontece?
a) Explique o efeito sobre a rotação usando conservação do momento angular.
b) Há variação da energia cinética? Justifique.
a) Explique o efeito sobre a rotação usando conservação do momento angular.
b) Há variação da energia cinética? Justifique.
Passo 1
O enunciado fala de um mergulhador que gira inicialmente com os braços encolhidos e depois os estende, e pede para usar conservação do momento angular (conteúdo: dinâmica rotacional, momento de inércia e momento angular) e discutir se há variação da energia cinética.
Passo 2
Pela conservação do momento angular, como não há torque externo significativo no salto, vale
onde
. Assim,
Como ao estender os braços o momento de inércia aumenta
, resulta
: a rotação fica mais lenta.
Passo 3
A energia cinética rotacional é
Inicialmente
. Depois,
Como
, temos
: a energia cinética diminui. A diferença de energia vai para o trabalho feito pelos músculos do mergulhador (energia interna).
Resposta
a) Ao estender os braços, o momento de inércia
aumenta e, por
constante, a velocidade angular
diminui, fazendo o giro ficar mais lento.
b) Sim, a energia cinética rotacional diminui, pois
b) Sim, a energia cinética rotacional diminui, pois
e a diferença é dissipada como trabalho muscular interno.