Um estudante que pesa 667 N está sentado, com as costas eretas, em uma roda gigante em movimento. No ponto mais alto, o módulo da força normal Fn exercida pelo assento sobre o estudante é de 556 N. (a) O estudante se sente mais leve ou mais pesado neste ponto? (b) Qual é o módulo de Fn no ponto mais baixo? Se a velocidade da roda gigante é duplicada, qual é o módulo de Fn (c) no ponto mais alto e (d) no ponto mais baixo?
Respostas
(a) O estudante se sente mais leve.
(b) O módulo de Fn no ponto mais baixo é 778 N
(c) No ponto mais alto 223 N
(d) no ponto mais baixo 1111 N
Em uma roda gigante girando com velocidade constante, nós temos um movimento circular uniforme sendo desempenhado.
Como o movimento é circular temos a ação de uma força resultante centrípeta que aponta para o centro da trajetória circular e que é esponsável por alterar a direção do vetor velocidade.
No ponto mais alto da trajetória circular da roda gigante, o peso aponta para o centro da trajetória enquanto a normal aponta para o sentido contrário.
Fc = P - N
Fc = 667 - 556
Fc = 111 N
No ponto mais baixo da trajetória, o peso aponta para baixo enquanto a normal aponta para o centro da trajetória.
Fc = N - P
111 = N - 667
N = 778 Newtons
Ou seja, no ponto mais alto a pessoa se sente mais leve (pois o peso aparente é menor) e no ponto mais baixo a pessoa se sente mais pesada, pois o peso aparente é maior.
A força centrípeta pode ser calculada pela seguinte equação-
Fc = mV²/R
Ou seja, se a velocidade for duplicada, a força centrípeta irá quadruplicar.
Fc = 4. 111
Fc = 444 N
Calculando a normal no ponto mais alto e no ponto mais baixo-
Fc = P - N
444 = 667 - N
N = 223 N
Fc = N - P
444 = N - 667
N = 1111 N