Vamos estudar a animação do movimento circular vertical ( com aceleração variável ) de uma bola sob a ação da força peso ( W ) e da Tração ( T ) aplicada por uma corda. A força de resistência do ar não é considerada bem como a massa da corda.
Existem dois mostradores: um marca a velocidade da bola e o outro a intensidade da Tensão aplicada pela corda. As unidades são arbitrárias. Na parte inferior esquerda existe um botão para ajustar a intensidade da velocidade e outro para parar/iniciar o movimento.
Você deve imaginar um sistema de eixos cartesianos com origem sobre a bola. Um dois eixos deve estar sobre a corda e o outro será tangente à trajetória da bola. Considere a resultante da soma da força peso e da Tração. É ela a responsável pelo movimento. A componente da resultante ao longo da corda é a força centrípeta. Ela se encarrega de mudar a direção da velocidade da bola.
A outra componente da resultante ( a componente tangencial ) muda o módulo da velocidade da bola. Note que o movimento é acelerado na descida e desacelerado na subida da bola. A velocidade é máxima no ponto inferior e mínima no ponto superior. Considere as posições "Norte", "Sul". "leste" e "oeste".
Use um caderno e faça os seguintes exercícios:
Existem dois mostradores: um marca a velocidade da bola e o outro a intensidade da Tensão aplicada pela corda. As unidades são arbitrárias. Na parte inferior esquerda existe um botão para ajustar a intensidade da velocidade e outro para parar/iniciar o movimento.
Você deve imaginar um sistema de eixos cartesianos com origem sobre a bola. Um dois eixos deve estar sobre a corda e o outro será tangente à trajetória da bola. Considere a resultante da soma da força peso e da Tração. É ela a responsável pelo movimento. A componente da resultante ao longo da corda é a força centrípeta. Ela se encarrega de mudar a direção da velocidade da bola.
A outra componente da resultante ( a componente tangencial ) muda o módulo da velocidade da bola. Note que o movimento é acelerado na descida e desacelerado na subida da bola. A velocidade é máxima no ponto inferior e mínima no ponto superior. Considere as posições "Norte", "Sul". "leste" e "oeste".
Use um caderno e faça os seguintes exercícios:
- Ajuste a velocidade para a posição 02. Observe a animação. Reproduza no caderno as setas das forças peso e da Tração nas quatro posições.
- Faça a soma vetorial delas nas quatro posições.
- Justifique o fato da seta da força resultante apontar sempre para dentro da curva e de apontar na direção do movimento na descida e na direção oposta na subida.
- Observe que a Tração na corda aumenta e diminui acompanhando a intensidade da velocidade. Justifique.
- Faça a soma vetorial da força peso e da Tração nas quatro posições mas agora imagine que a Tração não muda ( desenhe a seta sempre do tamanho que ela tem na posição "Norte" ). O que acontece?
- Ajuste a velocidade para a posição 04. Quais modificações ocorrem nas forças que atuam sobre a bola? Se a velocidade aumentar indefinidamente, o que acontece?
Estude com cuidado a animação. Você vai obter um conhecimento sólido do que é a força centrípeta e de qual o seu papel nas mudanças de direção.
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