Você pode brincar de segurar uma bola lançada por outra pessoa em um ônibus que se move com velocidade constante em uma estrada retilínea, do mesmo modo como se o ônibus estivesse em repouso. Isso é possível quando o ônibus se move com velocidade constante em uma curva? Explique por quê.

Passo 1

Beleza, a questão é sobre joguinhos com bola dentro de um ônibus. Ela diz que, num ônibus andando reto e com velocidade constante, a gente pode brincar de lançar e pegar a bola tranquilamente, como se o ônibus estivesse parado. A dúvida é: e se o ônibus fizer uma curva, mas mantiver a mesma velocidade (só muda a direção)? A gente ainda consegue pegar a bola do mesmo jeito?
Matéria: Mecânica – referência a sistemas de referência inerciais e não inerciais, força centrípeta e forças “inerciais” (pseudo-forças).
O que vamos precisar:
  1. Entender o que é um referencial inercial (velocidade constante em linha reta) e não inercial (tem aceleração).
  2. Saber que, em curvas, mesmo a velocidade escalar constante implica aceleração centrípeta.
  3. Ver como essa aceleração aparece, dentro do ônibus, como uma força fictícia que faz a bola “desviar”.

Passo 2

Referencial inercial vs não inercial
  • Num referencial inercial (como o ônibus andando reto e “liso” com velocidade constante), as leis de Newton valem na boa. Se você lançar uma bola numa linha reta, ela segue reta, coisas internas acontecem normalmente.
  • Num referencial em curva, mesmo com velocidade escalar constante, a direção da velocidade muda o tempo todo. Isso gera uma aceleração chamada centrípeta, que aponta para o centro da curva.

Passo 3

Aceleração centrípeta e força “fictícia”
Quando o ônibus faz uma curva de raio ac = v^2R com velocidade escalar Fpseudo = m,ac = m,v^2R, , o corpo dentro dele sofre uma aceleração de módulo
Num referencial “grudado” no ônibus, aparece uma força pseudo (inercial) no sentido contrário à aceleração real. Essa força vale
com sendo a massa da bola.

Passo 4

O que isso faz com a bola na curva?
Imagine que você e seu amigo estejam um de frente pro outro no corredor do ônibus. Você joga a bola em linha reta na visão de quem está fora (plano horizontal). Mas, pra quem está dentro do ônibus, surge essa força “empurrando” a bola para fora da curva. Então a trajetória parece desviada, e a pessoa que vai receber a bola precisa compensar esse desvio — não dá pra pegar “do mesmo jeito” que no trecho reto.

Passo 5

Conclusão prática
Como houve aceleração (mudança de direção), o sistema de referência do ônibus deixou de ser inercial. Apareceu a tal força fictícia que faz a bola “escapar” para fora da curva. Você até pode ajustar seu lançamento e pega, mas não é “do mesmo modo” simples de quando o ônibus vai reto.

Resposta

Não dá para brincar exatamente do mesmo jeito numa curva com velocidade constante, porque o ônibus sofre aceleração centrípeta. No referencial do ônibus isso aparece como uma força fictícia que faz a bola desviar, então a trajetória não é mais retilínea em relação a quem está dentro.

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