Questão 10
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O trilho de ar é usado para quê?
Escolha uma opção:
a. Estudar moviento de corpos na ausência de forças de atrito.
b. Estudar moviento de corpos na presença de forças de atrito.
c. Estudar moviento de corpos na presença de força normal.
d. Estudar moviento de corpos na presença da força peso.
e. Estudar moviento de corpos na ausência da força peso.
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Passo 1
O enunciado pergunta: “O trilho de ar é usado para quê?” e fornece as alternativas:
a. Estudar moviento de corpos na ausência de forças de atrito.
b. Estudar moviento de corpos na presença de forças de atrito.
c. Estudar moviento de corpos na presença de força normal.
d. Estudar moviento de corpos na presença da força peso.
e. Estudar moviento de corpos na ausência da força peso.
a. Estudar moviento de corpos na ausência de forças de atrito.
b. Estudar moviento de corpos na presença de forças de atrito.
c. Estudar moviento de corpos na presença de força normal.
d. Estudar moviento de corpos na presença da força peso.
e. Estudar moviento de corpos na ausência da força peso.
Passo 2
O que é um trilho de ar? Vou explicar com calma: é uma superfície (um trilho) perfurada que empurra ar para cima formando uma camada fina de ar entre o trilho e um “carrinho” ou “glider”. Esse ar faz o carrinho praticamente flutuar sobre o trilho, diminuindo muito o atrito de contato. Na prática, o trilho de ar é uma maneira experimental de criar um movimento onde o atrito entre objetos e superfície é quase nulo, permitindo estudar movimentos mais “puros” sem o problema do atrito atrapalhando as medições. Respira fundo: a ideia é justamente aproximar as condições ideais que costumamos ver nas leis do movimento.
Passo 3
Agora uma mini-aula sobre atrito para você entender por que o trilho de ar serve para isso. A versão simples da força de atrito cinético é dada por
onde:
-
é a força de atrito cinético (aquela que se opõe ao movimento), -
é o coeficiente de atrito entre as superfícies (número adimensional que depende dos materiais), -
é a força normal (a componente da força que a superfície exerce para sustentar o objeto, normalmente próxima ao peso quando a superfície é horizontal).
No trilho de ar, como o carrinho praticamente “flutua”, a região de contato que gera atrito é muito reduzida e/ou o suporte do ar compensa parte do peso, fazendo com que o atrito efetivo
seja praticamente zero. Ou seja, o trilho não elimina a gravidade (o peso continua existindo), mas reduz o termo que causa atrito na equação acima. Por isso usamos o trilho para estudar movimentos com atrito desprezível.
Passo 4
Conectando com as leis de Newton: quando o atrito é desprezível, a segunda lei fica bem simples para um corpo horizontal em que aplicamos uma força resultante
:
onde:
-
é a soma das forças horizontais resultantes, -
é a massa do corpo, -
é a aceleração resultante.
Se o atrito é quase zero, então
pode ser apenas a força aplicada (sem perder desempenho para o atrito), e dá para medir relações como
com boa precisão. Isso é muito útil em experimentos sobre segunda lei, colisões elásticas/inerteis (quando se usa carrinhos que colidem no trilho), estudo de conservação de momento, etc.
Passo 5
Por que as outras alternativas são incorretas (curto e direto):
- b (presença de forças de atrito): errada — o objetivo do trilho de ar é justamente eliminar/mitigar o atrito, não estudá-lo na sua presença significativa.
- c (presença de força normal): impreciso — a força normal existe sempre quando há suporte vertical; o trilho não tem como objetivo principal estudar a força normal.
- d (presença da força peso): também impreciso — a força peso continua atuando, mas o trilho não é usado para estudar especificamente o peso.
- e (ausência da força peso): errada — o trilho não elimina a gravidade; para ausência de peso precisaríamos de microgravidade (por exemplo, numa experiência em queda livre ou no espaço).
Resposta
a. Estudar moviento de corpos na ausência de forças de atrito.