Q4.4 Quando você voa de avião em uma noite com ar calmo, não tem a sensação de estar em movimento, embora o avião possa estar se deslocando a 800 km / h. Como você explica isso? Q4.5 Quando as duas extremidades de uma corda são puxadas com forças de mesmo módulo, mas sentidos contrários, por que a tensão total na corda não é igual a zero?

Passo 1

Beleza, a questão traz dois probleminhas de mecânica clássica:
Q4.4 fala de por que, num avião que voa liso e sem turbulência a ≈800 km/h, você não sente que está “voando” – é um lance de inércia e referencial.
Q4.5 pergunta da tensão numa corda: se você puxa dos dois lados com a mesma força, por que a “tensão total” não some e vira zero? Aqui entra a ideia de força interna e leis de Newton.
Para resolver vamos precisar lembrar:
  1. Primeira lei de Newton (inércia) e sistemas de referência em movimento uniforme.
  2. Conceito de tensão (força de tração) e equilíbrio estático (∑F=0 ⇒ a=0).

Passo 2

Resolvendo Q4.4 – sensação de movimento no avião
  1. Teoria da inércia (1ª lei de Newton): se a resultante das forças em você é zero, você mantém seu estado de movimento – aqui significa velocidade constante e retilínea.
  2. Num vôo suave sem turbulência, avião e passageiro partilham exatamente a mesma velocidade e não há acelerações “para frente” ou “para trás”. Logo, dentro da cabine, todas as coisas (passageiros, café na xícara, ar, poltronas…) estão em repouso relativo entre si.
  3. Como você só sente acelerações (mudanças de velocidade) e percebe movimento comparando-se a algo externo (árvores, postes, som do vento etc.), num céu escuro e sem vento você não tem referência e não sente nada.
    Em termos de força:
    ∑F = 0 ⇒ a = 0
    Você e o avião viajam na mesma “velocidade constante” sem puxões internos – por isso não dá pra “sentir” 800 km/h.

Passo 3

Resolvendo Q4.5 – tensão numa corda com forças opostas
  1. Imagine uma corda presa numa parede de um lado e você puxando do outro com força F. A corda fica em equilíbrio, e a tensão em cada ponto vale T=F.
  2. Agora puxe as duas extremidades com a mesma força F, em sentidos opostos. Cada extremidade “sofre” uma força de tração de magnitude F, mas essas forças atuam em partes diferentes da corda:
    – Na extremidade A a força puxa para a direita com F.
    – Na extremidade B a força puxa para a esquerda com F.
  3. Se você considerar um pedacinho de corda qualquer, as forças que atuam nele são: T para um lado e T para o outro. Como estão em sentidos opostos e mesmo módulo, ∑F= T – T = 0 ⇒ a = 0 (equilíbrio).
  4. Mas atenção: a tensão T não some – o que some é a resultante sobre cada “pedacinho” porque as forças se cancelam em soma vetorial. A TENSÃO é justamente esse módulo F que “puxa” de cada lado.
Em símbolos, para uma seção da corda:
∑F = T – T = 0 ⇒ T = F ≠ 0

Resposta

Q4.4 Você não sente 800 km/h porque num movimento retilíneo e uniforme sem referências externas e sem acelerações a cabine e você formam um só sistema em repouso relativo – a inércia faz você não “sentir” essa velocidade.
Q4.5 A tensão na corda continua valendo F (não zero) porque ela é a força interna que cada pedaço da corda exerce no outro. As duas forças de módulo F se cancelam na soma vetorial (∑F=0 ⇒ equilíbrio), mas o valor da tensão T = F permanece diferente de zero.

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