::: O ÔNIBUS ESPACIAL, A MÁQUINA DE LAVAR ROUPAS E A INÉRCIA :::

Após um curto período de pseudo-férias(*), aproveitando para complementar o post anterior, quero falar um pouco mais sobre Inércia e também sobre Aceleração

Inércia já defini no post anterior. Aceleração defino agora:

Aceleração é uma grandeza física vetorial que mede qualquer variação no vetor velocidade no decorrer do tempo, ou seja, tem um valor não nulo quando o vetor velocidade muda sua intensidade (módulo) e/ou sua direção/sentido.

Veja os exemplos abaixo:

  1. Um ônibus espacial decolando (vetor velocidade varia em módulo)

    Quando o propulsor empurra a nave para cima, um astronauta decola junto com ela. A aceleração aT da nave (e do astronauta) tem a mesma direção e o mesmo sentido da velocidade vetorial V que cresce DV num intervalo de tempo Dt é tangencial e o seu valor médio pode ser calculado por:


  2. Peças de roupa girando na máquina de lavar (vetor velocidade varia em direção/sentido)

    Numa máguina de lavar roupas, um tambor de raio r gira rapidamente para expulsar a água do tecido das peças de roupa, o que equivale a torcer cada peça manualmente. Depois de atingida uma rotação constante, o vetor velocidade V de cada peça de roupa não muda mais de valor (ou módulo) no decorrer do tempo. Mas muda constantemente em direção/sentido. Para medir a variação na parte espacial do vetor velocidade V temos a aceleração aC centrípeta (ou radial) que pode ser calculada por:

     

Agora vamos fazer um interessante exercício mental de mudança de referencial baseado nos exemplos acima.  

  1. Um ônibus espacial decolando
    Imagine que você está dentro da nave, junto com outros astronautas. No referencial acelerado da nave você vê cada astronauta afundar na poltrona durante a decolagem. Você também está sentado numa poltrona e nela afunda, sentindo-se mais pesado. E acredita, pelo que sente no próprio corpo e pelo que vê que está sofrendo uma força que o aperta contra a poltrona. Da mesma forma, seu colega astronauta também parece estar sendo esmagado contra o encosto.
    Assim como quando um ônibus parado arranca (veja o post anterior), ganhando velocidade para frente, uma passageiro em pé tende a permanecer parado em relação à Terra, na nave é a mesma coisa. Cada ocupante da nave estava inicialmente parado e, por Inércia, tende a permanecer parado em relação à Terra. A nave parte mas o astronauta tende a ficar em repouso. Quem está dentro da nave sente como se estivesse sofrendo uma força para baixo! Essa força que parece existir é o que chamamos em Física de força fictícia (confira no post anterior) e é medida somente dentro do referencial acelerado como um efeito colateral da aceleração tangencial aT. Essa força fictícia é normalmente comparada com a força da Gravidade (força peso) e, por isso mesmo, recebe o nome de força G
  2. Peças de roupa girando na máquina de lavar
    Pode parecer estranho alguém se imaginar dentro de uma máquina de lavar roupas, até porque não caberia nela! Mas, faça um esforço mental e admita que fosse possível. O que você sentiria no processo em que o tambor gira rapidamente com rotação constante? Assim como todas as peças de roupa, que parecem ficar "grudadas" na parede vertical do tambor, você também sentiria uma força tentando "pregá-lo" contra a parede interna do tambor. Na verdade, não é o caso de força mas, mais uma vez, de Inércia. Tudo que está girando, por Inércia, tende a sair pela tangente, em MRU (veja post anterior). O tambor não deixa, faz uma força de contato que impede a fuga pela tangente. Mas, para quem está dentro do tambor, submetido à rotação, há uma nítida sensação de estar sendo empurrado para fora da curva. Mais uma vez a força é fictícia, não existe de fato. Mas a sensação de força é convincente no referencial acelerado e em rotação. Se comparada com a gravidade, essa força fictícia também pode ser chamada de força G, só que agora é lateral e não vertical. 

 

:: Sendo um pouco mais realista...

... e imaginando uma situação bem menos abstrata do que entrar numa máquina de lavar roupas: uma voltinha de carro no quarteirão.

Se o carro acelera para frente, você tem a sensação de uma "força G" que o empurra para trás. Seu corpo reage como se existisse força e vai para trás em relação ao carro, aumentando o contato com o encosto do banco. Se o carro breca, a sensação é de uma "força G". Quanto maior o valor de aT, maior será a sensação de uma "força G" que na verdade deve ser entendida como uma força fíctícia e não uma força newtoniana, certo?! 

Se você dobra a esquina, numa curva para direita, seu corpo parece ser jogado para a esquerda. Se a curva for para a esquerda, seu corpo parece sofrer uma força para a direita. Agora, quanto maior for aC, maior será a sensação de "força G" (fictícia) que parece jogá-lo para fora e por isso mesmo é muitas vezes chamada de força centrífuga. Aliás, não é por acaso que o processo de rotação do tambor da máquina de lavar roupas é chamado de centrifugação. É uma alusão explícita à força centrífuga que não é uma força no sentido newtoniano. Mas muita gente pensa que é!

Assim como no post anterior, ficou claro como a Inércia nem sempre é bem compreendida e, para piorar, ainda pode ser confundida com força?! E recebe até nome! Cuidado com essa armadilha física!


(*) Pseudo-férias porque não passei as três últimas semanas sem aulas descansando mas em casa, estudando e trabalhando em novos projetos! Mas foi bom e produtivo!



Um forte abraço de 14TeV. E Física na Veia!
prof. Dulcidio Braz Júnior (às 19h36)



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Dulcidio Braz Jr
Físico/Professor


BRASIL, Sudeste, SAO JOAO DA BOA VISTA, Homem, de 36 a 45 anos

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