Enunciado

Você projetou um carro que é movido à energia armazenada em um único volante giratório com quantidade de movimento angular de spin L → . De manhã, você usa energia elétrica para levar o volante a adquirir uma certa rapidez angular, dando-lhe uma enorme quantidade de energia cinética de rotação – energia que será transformada em energia cinética de translação do carro durante o dia. Tendo estudado quantidade de movimento angular e torques em uma disciplina de física, você percebe que alguns problemas podem surgir em algumas manobras com o carro. Discuta alguns desses problemas. Por exemplo, suponha o volante montado de forma que L → esteja apontado verticalmente para cima quando o carro está em uma estrada horizontal. Então o que acontecerá se o carro tentar virar à esquerda ou à direita? Em cada caso tratado, considere a orientação do torque exercido pela estrada sobre o carro.

Passo 1

Aqui temos que imaginar um carro viajando com um vetor L → apontando para cima (furando o teto):

Toda vez que o motorista fizer algum movimento que gera uma variação Δ L → no vetor L → , ele estará produzindo um torque τ → na mesma direção de Δ L → , e como resposta, o volante produzira um torque - τ → sobre o carro.

Passo 2

Quando o motorista vira para a esquerda, por exemplo, o vetor Δ L → aponta para a esquerda também, portanto o volante irá produzir um torque τ → sobre o carro que aponta para a direta.

O que acontece quando temos um torque apontando para a direita? É só usar a regra da mão direita para descobrir:

A frente do carro tende a levantar!

No caso em que o motorista vira para a direita, é a traseira do carro que tende a levantar.

Passo 3

Agora o que acontece quando o motorista sobe ou desce uma ladeira.

No caso em que desce, por exemplo, o vetor Δ L → aponta para “frente” (basta fazer L → 2 - L → 1 mentalmente para verificar isso):

E então teremos um torque τ → sobre o carro apontando para trás, e o carro terá a tendência de inclinar para os lados, com os pneus direitos tendendo a perder contato com a pista.

Resposta

Ao fazer curvas no plano, haverá rotação de forma que a frente/traseira do carro tende a se erguer. Ao subir e descer ladeiras, os lados do carros tendem a se erguer.

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