14
Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1

Exercícios resolvidos: Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1

Gene Mosca, Paul Allen TiplerIBSN: 9788521617105

Elaborado por professores e especialistas

ALUNOS QUE TAMBÉM VISUALIZARAM

  • +8.647

Passo 1 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Um cilindro sobre uma folha de papel, sobre uma mesa plana, está em repouso. Alguém puxa a folha de papel para a direita e o cilindro rola para a esquerda devido à força de atrito estático entre a folha de papel e a superfície do cilindro, seria o pensamento inicial. Contudo, o centro de massa do cilindro acelera para a direita, porque a força resultante externa que atua sobre o cilindro é a força de atrito que atua para a direita, exercida sobre ele pelo papel, ou seja, .

Passo 2 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Desenhe um diagrama de corpo livre para o cilindro.

Imagem 2

Passo 3 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

No entanto, o cilindro pode parecer se deslocar para a esquerda, porque ele rola para a esquerda em relação ao papel. No entanto, em relação à mesa, que serve como um referencial inercial, ele se move para a direita. Se você faz uma marca na mesa, na posição inicial do cilindro, verá que o centro de massa se moverá para a direita durante o tempo em que o cilindro permanecer em contato com o papel que está sendo puxado.

Passo 4 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Ilustrando o que foi dito no passo anterior, imagine as seguintes situações:

Situação 1 – o centro de massa do cilindro, (ponto vermelho no cilindro) está em repouso com relação à mesa, ou seja, possui rapidez nula para a posição inicial: para (marca tracejada vermelha na mesa).

Imagem 1

Situação 2 – o centro de massa do cilindro, , desloca-se para a direita com rapidez , apesar de também estar rolando com rapidez no sentido oposto, à medida que a folha de papel é puxada para a direita com uma força externa .

Imagem 3

Situação 3 – o centro de massa do cilindro, , desloca-se para a esquerda, a partir de uma posição máxima atingida à direita da posição inicial, com rapidez para a esquerda após a retirada da força de atrito que a folha de papel mantinha com a superfície do cilindro. A rapidez do centro de massa na posição é nula: .

Imagem 4

Passo 5 de 5keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Portanto, tomando como referencial a mesa, observa-se o deslocamento paralelo ao plano da mesa do centro de massa do cilindro para a direita enquanto há a presença da força de atrito entre a folha de papel e o mesmo. Retirada a folha de papel da mesa, o centro de massa toma o sentido contrário, ou seja, para a esquerda, a partir de uma posição à direita de , devido à rotação adquirida por meio da ação da força de atrito entre a folha de papel e a superfície do cilindro.

Observações:

Referencial inercial é todo referencial onde não há a presença de aceleração, ou seja, a rapidez é constante ou nula.

Apesar de nas ilustrações o centro de massa estar representado com um ponto vermelho sobre o cilindro, ele na verdade está localizado no interior do cilindro, em seu centro geométrico tridimensional.

Depoimentos de estudantes que já assinaram o Exercícios Resolvidos

Nathalia Nascimento fez um comentárioCEFET/RJ • Engenharia
Foi um apoio àquelas aulas que não acabam totalmente com as dúvidas ou mesmo naquele momento de aprender o conteúdo sozinha. Além disso, dispensou a necessidade de um orientador e por isso, permitiu que eu estudasse em qualquer local e hora.
Valdivam Cardozo fez um comentárioUFRB • Engenharia
Tive uma sensação maior de autonomia nos estudos, as vezes era frustante não conseguir resolver uma determinada questão e nem sempre os professores corrigem as listas que passam.