Por que você cai para a frente, quando um trem em movimento é desacele- rado em uma estação, e cai para trás, quando o trem é acelerado para partir? Que aconteceria se o trem percorresse uma curva com velocidade constante?
Passo 1
Beleza, o exercício tá perguntando por que a gente “voa” para frente quando o trem freia numa estação e “voa” pra trás quando ele acelera pra sair. Aí também quer saber o que rolaria se o trem fizesse uma curva com velocidade constante.
Conteúdo da matéria: leis de Newton (inércia e forças em referenciais acelerados) e aceleração centrípeta.
O que a gente vai precisar:
Conteúdo da matéria: leis de Newton (inércia e forças em referenciais acelerados) e aceleração centrípeta.
O que a gente vai precisar:
- Entender a 1ª lei de Newton (inércia).
- Saber que, em referênciais não inerciais (como dentro do trem acelerando), aparece uma “força fictícia” (pseudo-força)
. - Saber que, em curva, mesmo com velocidade constante, existe aceleração centrípeta
.
Passo 2
Quando o trem está vindo e freia pra parar, a sua velocidade em relação ao chão diminui. No referencial do trem, parece que há uma força te empurrando pra frente.
Por quê? Pela 1ª lei de Newton, seu corpo tende a manter a velocidade que tinha (inércia). Quando o trem freia pra trás, não há força suficiente na sua base (pisos, sapatos) pra mandar seu corpo reduzir a velocidade instantaneamente, então você continua “indo pra frente” até apoiar as mãos ou cair.
Se a gente quiser ver numericamente, a desaceleração do trem é pra trás. No trem, a pseudo-força é
que aponta pra frente, hein?
Por quê? Pela 1ª lei de Newton, seu corpo tende a manter a velocidade que tinha (inércia). Quando o trem freia pra trás, não há força suficiente na sua base (pisos, sapatos) pra mandar seu corpo reduzir a velocidade instantaneamente, então você continua “indo pra frente” até apoiar as mãos ou cair.
Se a gente quiser ver numericamente, a desaceleração do trem é
Passo 3
Quando o trem acelera pra partir, é o inverso. A locomotiva “puxa” o trem pra frente, acelerando todo o conjunto. Seu corpo, pela inércia, queria ficar na velocidade antiga (zero), então em relação ao trem você é empurrado pra trás.
De novo, no referencial do trem surge , mas agora
tá apontando pra frente, então
aponta pra trás. É o que faz você escorregar pra trás no banco.
De novo, no referencial do trem surge
Passo 4
E na curva com velocidade constante? Mesmo sem mudar o módulo da velocidade, o trem muda a direção do movimento, ou seja, há aceleração centrípeta
apontando pro centro da curva, com magnitude
No referencial do trem, surge uma força fictícia
Resposta
Você cai pra frente ao frear porque, pela inércia, seu corpo quer manter a velocidade e a desaceleração do trem cria uma pseudo-força te empurrando pra frente. Você cai pra trás ao acelerar porque a pseudo-força então aponta pra trás. Em curva com velocidade constante, aparece aceleração centrípeta para dentro e uma força fictícia para fora da curva, fazendo você “sentir” que é jogado pra fora.