Enunciado

Um balde de água é girado em um círculo vertical de raio 1,00   m .

  1. Quais duas forças externas atuam sobre a água no balde?
  2. Qual das duas forças é mais importante por fazer a água se mover em um círculo?
  3. Qual é a velocidade mínima do balde no topo do círculo se nenhuma água espirrar?
  4. Suponha que o balde com a velocidade da parte (c) escapasse subitamente no topo do círculo. Descreva o movimento subsequente da água. Seria diferente do de um projétil?

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Vamos fazer uma questãozinha aqui?

Vem comigo e bora!

Letra a:

As forças externas agindo sobre a água são a força gravitacional e a força de contato exercida sobre a água pelo balde.

Passo 2

Letra b:

A força de contato exercida pelo balde é o mais importante em fazer com que a água se mova em um círculo. Se a força gravitacional age sozinha, a água seguiria o caminho parabólico de um projétil.

Passo 3

Letra c:

Quando o balde é invertido no topo do caminho circular, ele não pode segurar a água para evitar que caia. Se a água não pode derramar, o balde deve estar se movendo rápido o suficiente para que a força centrípeta seja pelo menos tão grande quanto a força gravitacional. Ou seja, devemos ter:

m v 2 r ≥ m g

v ≥ r g = 1.00 m 9.80 m s 2 = 3.13 m s

Passo 4

Letra d:

Se o balde desaparecer repentinamente quando estiver no topo do círculo e movendo-se a 3.13 m / s , a água seguiria o caminho parabólico de um projétil lançado com velocidade inicial de componentes v x j = 3.13 m s ,     v y i = 0 .

Resposta

  1. As forças externas agindo sobre a água são a força gravitacional e a força de contato exercida sobre a água pelo balde.
  2. A força de contato exercida pelo balde é o mais importante em fazer com que a água se mova em um círculo. Se a força gravitacional age sozinha, a água seguiria o caminho parabólico de um projétil.
  3. 3.13 m s
  4. Se o balde desaparecer repentinamente quando estiver no topo do círculo e movendo-se a 3.13 m / s , a água seguiria o caminho parabólico de um projétil lançado com velocidade inicial de componentes v x j = 3.13 m s ,     v y i = 0 .

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