Suponha que você esteja confortável sentado no banco traseiro de um automóvel em movimento e, imprudentemente, não esteja usando o cinto de segurança. O carro repentinamente inicia uma freada brusca “lançando” você para a frente contra o banco dianteiro. Dois observadores, S e V, presenciam essa situação. S está parado no referencial do próprio veículo. Explique, sob o ponto de vista de cada um dos observadores citados, por que você é “lançado” para a frente?
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está nos pedindo. Você está no banco de trás de um carro que está em movimento e decide não usar o cinto de segurança. Quando o carro freia bruscamente, você é lançado para a frente contra o banco dianteiro. Dois observadores, S e V, assistem a essa situação. O observador S está dentro do carro, ou seja, no mesmo referencial do veículo. A questão quer que expliquemos, do ponto de vista de cada um desses observadores, por que você acaba sendo lançado para a frente. Para resolver isso, vamos precisar entender os conceitos de referencial inercial e não inercial e como a inércia atua em diferentes referenciais.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre referenciais. Um referencial é basicamente um ponto de observação a partir do qual observamos e medimos movimentos. Existem dois tipos principais de referenciais:
- Referencial inercial: É aquele que não está acelerando, ou seja, está em repouso ou movendo-se com velocidade constante. As leis de Newton funcionam normalmente nesse referencial.
- Referencial não inercial: Está acelerando, inclusive se estiver fazendo curvas ou mudando de velocidade. Nesse caso, precisamos considerar forças fictícias para explicar os movimentos.
No nosso problema, o observador V está fora do carro, provavelmente representando um referencial inercial, já que o carro estava em movimento constante antes de frear. Já o observador S está dentro do carro, que passa a ter uma aceleração ao frear, tornando-se um referencial não inercial.
Passo 3
Vamos considerar o que acontece quando o carro freia bruscamente. De acordo com a primeira lei de Newton, um objeto em movimento tende a manter seu estado de movimento a menos que uma força externa atue sobre ele. Quando o carro freia, o veículo desacelera, mas seu corpo (você) tende a continuar em movimento para a frente devido à inércia.
Passo 4
Vamos ver isso do ponto de vista do observador V, que está fora do carro (referencial inercial):
- Para V, o carro está desacelerando porque o motorista está aplicando os freios.
- Você, sentado no banco traseiro, tende a continuar se movendo para a frente na mesma velocidade que o carro tinha antes de frear.
- Como o cinto de segurança não está sendo usado, não há uma força suficiente para desacelerar seu corpo junto com o carro, fazendo com que você seja lançado para frente contra o banco dianteiro.
Passo 5
Agora, do ponto de vista do observador S, que está dentro do carro (referencial não inercial):
- Para S, que está sentindo a desaceleração do carro, parece que há uma força que empurra você para a frente.
- Essa força não é uma força real, mas sim uma força fictícia que surge devido à aceleração do referencial não inercial (o carro desacelerando).
- Assim, S explica que a força que te lança para frente é essa força fictícia decorrente da desaceleração do carro.
Passo 6
Em resumo, a diferença nas observações de S e V se deve aos referenciais distintos:
- Para V (referencial inercial): A inércia faz com que seu corpo continue em movimento enquanto o carro desacelera, resultando no lançamento para frente.
- Para S (referencial não inercial): A desaceleração do carro gera uma força fictícia que parece empurrar seu corpo para frente.
Resposta
Assim, do ponto de vista de V, observando de fora, você é lançado para a frente devido à inércia do seu corpo que mantém o movimento enquanto o carro desacelera. Já do ponto de vista de S, dentro do carro, a desaceleração gera uma força fictícia que empurra você para a frente contra o banco dianteiro.