Por que quando pulamos de um ônibus em movimento temos que continuar correndo ao lado do mesmo até podermos parar em segurança?
Passo 1
O enunciado pergunta por que, ao pularmos de um ônibus que se move com velocidade constante, não podemos simplesmente ficar parados em relação ao solo: em vez disso, precisamos continuar correndo ao lado do ônibus até reduzir nossa velocidade de modo seguro. O conteúdo aqui é Mecânica (Newton) e Atrito; vamos usar o conceito de inércia (Primeira Lei de Newton) e o limite de desaceleração imposto pelo atrito estático entre o calçado e o chão.
Passo 2
Quando estamos dentro do ônibus correndo a mesma velocidade do veículo, nosso corpo possui velocidade inicial em relação ao solo igual à do ônibus, digamos
. Ao pularmos, devido à inércia, continuamos imediatamente com essa velocidade
em relação ao solo.
Passo 3
Para diminuir essa velocidade de
até zero, precisamos de uma força de frenagem horizontal fornecida pelo atrito estático entre nosso calçado e o chão. O módulo máximo dessa força é
onde
é o coeficiente de atrito estático,
é nossa massa e
é a aceleração da gravidade.
Passo 4
Essa força produz uma desaceleração máxima
Para parar completamente em tempo
ou distância
, a desaceleração exigida seria
Passo 5
Se, ao saltar, tentássemos parar abruptamente (isto é,
muito pequeno ou
muito curto), a desaceleração exigida
superaria
. Como o atrito não é suficiente, nossos pés deslizam para trás e perdemos o equilíbrio. Correndo ao lado do ônibus, mantemos uma velocidade próxima a
e, ao mesmo tempo, aumentamos o tempo/distância até a parada completa, fazendo com que
e evitando o deslizamento.
Resposta
Continuamos correndo para que a desaceleração exigida seja menor ou igual à desaceleração máxima imposta pelo atrito estático (
), evitando assim que nossos pés escorreguem e permitindo uma parada controlada.