Q4.6 Você amarra um tijolo na extremidade de uma corda e o faz girar em torno de você em um círculo horizontal. Descreva a trajetória do tijolo quando você repentinamente larga a corda. Q4.7 Quando um carro para repentinamente, os passageiros tendem a se mover para a frente em relação aos seus assentos. Por quê? Quando um carro faz uma curva brusca, os passageiros tendem a escorregar para um lado do carro. Por quê?

Passo 1

Beleza, a questão é dupla:
Q4.6) Você gira um tijolo amarrado numa corda num plano horizontal e, de repente, larga a corda. O que acontece com a trajetória do tijolo?
Q4.7) (a) Se um carro freia de repente, por que a gente sente o corpo “ir pra frente”?
(b) Se o carro faz uma curva brusca, por que a gente escorrega pro lado?
Conteúdo envolvido: Lei da Inércia (Primeira Lei de Newton) e no caso de curva, força centrípeta e aceleração lateral. Vamos precisar entender que um corpo tende a manter seu estado de movimento a menos que uma força externa aja. Também vamos usar a expressão da força centrípeta, quando roteamos algo em círculo:
Fc = m v^2r
Beleza? Então vamos lá.

Passo 2

Resolvendo Q4.6 (tijolo girando e corda solta)
  1. Enquanto a corda segura, o tijolo faz movimento circular uniforme: sua velocidade tem módulo constante e muda só de direção. A corda fornece a força centrípeta Fc = m v^2r apontando sempre para o centro do círculo.
  2. No instante em que você larga a corda, essa força centrípeta some. Aí entra a Inércia: sem nenhuma força resultante, o tijolo vai manter a velocidade que tinha no momento do corte, segundo sum F = m a ;Rightarrow; a=0;se;sum F=0 Como a aceleração fica zero, ele se move em linha reta, com a mesma velocidade que tinha naquele instante, e nessa direção tangente ao círculo.

Passo 3

Resolvendo Q4.7(a) – corpo indo pra frente ao frear
  1. Antes da freada, você e o carro estão indo juntos à mesma velocidade para frente.
  2. Quando o motorista freia, os freios aplicam uma força traseira nas rodas e, através do assento, uma força traseira em você.
  3. A Inércia (Primeira Lei de Newton) diz que seu corpo “quer” continuar no seu estado de movimento – ou seja, continuar para frente.
  4. Se a força do encosto não for suficiente, você sente o “mergulho” pra frente até o cinto ou o encosto segurarem você.

Passo 4

Resolvendo Q4.7(b) – corpo escorrega para o lado na curva
  1. Num curva, o carro precisa de uma força centrípeta lateral (para dentro da curva) para mudar sua direção. Essa força vem do atrito entre pneus e chão, e do contato do banco com seu corpo.
  2. Seu corpo, por inércia, “quer” continuar em linha reta.
  3. Como o banco aplica a força centrípeta para você também obrigar seu corpo a virar junto, você sente como se fosse “empurrado” para fora da curva. Na verdade, não é uma força real para fora, é só seu corpo insistindo em seguir reto enquanto o carro gira.

Resposta

Q4.6) Quando a corda é solta, o tijolo segue em linha reta, na direção tangente ao círculo, porque desaparece a força centrípeta e a inércia faz o corpo manter seu movimento.
Q4.7(a) Ao frear, seu corpo tende a continuar para frente (inércia) enquanto o carro reduz a velocidade, você sente o “mergulho”.
Q4.7(b) Na curva brusca, seu corpo quer seguir em linha reta, mas o banco aplica a força centrípeta para dentro; então dá a sensação de ser “jogado” para fora da curva.

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