Enunciado

Prove que um corpo que se move sob a ação de uma força F → = k   u → × v → , onde u → , é um vetor unitário arbitrário, tem um movimento circular com velocidade angular ω → = k   u → ou, no caso mais geral, um movimento espiral paralelo a u → .

Passo 1

E aí, beleza?? Vamos utilizar a segunda lei de Newton:

m d v → d t = k   u → × v →

Para um vetor genérico, podemos escrever sua variação no tempo como:

d v → d t = d v d t v ^ + ω →   × v →

Portanto, vem:

d v d t v ^ + ω →   × v → = k m   u → × v →

Passo 2

Devemos tratar a equação acima como uma identidade vetorial. Perceba que o vetor da direita é perpendicular à velocidade, então, o vetor da esquerda também o é. Assim, vem:

d v d t = 0

Ou seja:

v = c t e

E, ainda:

ω → = k m   u →

Ou seja, a componente da velocidade perpendicular ao vetor u → gira com velocidade angular k / m , enquanto a componente paralela se mantém sempre constante, de modo que o movimento descrito é um espiral.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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