Toma-se uma roda de bicicleta, livre para girar horizontalmente por meio de um rolamento de muito baixo atrito, e sobre ele instalam-se os trilhos de um pequeno trem de brinquedo, elétrico. O sistema encontra-se em repouso, sem girar, com relação a um observador externo. Caso o trem seja acionado, e comece a mover-se sobre a roda de bicicleta, o que ocorrerá com a roda, sob o ponto de vista de um observador externo?

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos uma roda de bicicleta que pode girar livremente em um rolamento com pouco atrito. Sobre essa roda, estão os trilhos de um pequeno trem de brinquedo elétrico. Inicialmente, tudo está parado em relação a um observador externo. A pergunta é: se ligarmos o trem para ele começar a se mover sobre a roda, o que acontecerá com a roda, visto por alguém que está observando de fora?
Aqui, vamos trabalhar com o conceito de conservação do momento angular. Para resolver isso, precisamos entender como o movimento do trem afetará a roda da bicicleta.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre momento angular. É uma quantidade que depende de como um objeto está girando e sua massa. A conservação do momento angular diz que, se não houver torques externos atuando no sistema, o momento angular total permanece constante.
No nosso caso, o sistema é a roda e o trem. Inicialmente, ambos estão parados, então o momento angular total é zero.

Passo 3

Agora, quando o trem começa a se mover sobre a roda, ele está ganhando momento angular. Como o momento angular total deve permanecer zero (sem torques externos), a roda da bicicleta deve ganhar momento angular de sentido oposto para compensar.
Isso significa que, se o trem está girando em uma direção, a roda vai girar na direção contrária.

Passo 4

Vamos ilustrar com um exemplo. Imagine que o trem começa a se mover no sentido horário. Para manter o momento angular total em zero, a roda da bicicleta começará a girar no sentido anti-horário.
Isso acontece porque o trem está transferindo uma parte do momento angular para a roda, fazendo com que ela reaja girando na direção oposta.

Resposta

A roda da bicicleta começará a girar no sentido oposto ao movimento do trem, de forma que, visto de fora, a roda gira na direção contrária à do trem.

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