Exercícios Resolvidos de Movimento Circular Acelerado

Uma caixa encontra-se sobre um carrossel, a uma distância R do eixo de rotação. Inicialmente todo o sistema encontra-se em repouso. No instante t = 0 o motor do carrossel é ligado e sua velocidade angular ω aumenta linearmente com o tempo, até atingir um valor máximo ω f no instante t = t * , conforme mostrado na figura. Depois disso, a velocidade angular permanece constante neste valor máximo. Suponha que a caixa não escorregue em nenhum momento.

Considere os instantes de tempo t A e t D mostrados na figura e analise as seguintes afirmações:

( I ) A aceleração tangencial da caixa em t A é não nula.

( I I ) A aceleração centrípeta da caixa em t A é não nula.

( I I I ) A aceleração tangencial da caixa em t D é não nula.

Das afirmações acima, são verdadeiras apenas:

(a) I

(b) I I

(c) I I I

(d) I e I I

(e) I e I I I

(f) I I e I I I

(g) Todas

(h) Nenhuma

Passo 1

Lá vamos nós com o famoso carrossel das questões de física.

Mas essa aqui é rapidinha! Se liga na situação...

Quando o carrosel está parado t = 0 , não há nem força centrípeta nem força tangencial:

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

No trecho entre t = 0 e t = t * , o carrosel começa a girar acelerado.

Então, como a caixa realiza uma trajetória circular, há uma componente de força centrípeta.

Porém, além da centrípeta, temos uma componente de força tangencial, pois o movimento circular é acelerado pelo motor:

Então em t A , temos tanto aceleração tangencial quanto centrípeta.

As afirmativas I e I I estão corretas.

Passo 3

Já no trecho a partir de t = t * , o carrossel passa a girar com velocidade angular constante.

Assim, o movimento da caixa será um movimento circular uniforme. Logo, a força resultante na caixa será uma força apontando para o centro da trajetória, força centrípeta:

Então, em t D temos apenas força centrípeta. A aceleração tangencial é nula.

A afirmativa I I I está incorreta.

Ficamos com a alternativa (d).

Resposta

Letra (d)

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