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Física - Ensino Médio
Curso: Física - Ensino Médio > Unidade 5
Lição 3: Força centrípetaComo identificar os vetores de força de um pêndulo: exemplo resolvido
Um exemplo resolvido que mostra como encontrar todos os vetores de força que agem sobre um pêndulo que se move em um círculo horizontal.
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Transcrição de vídeo
RKA22JL - Olá!
Tudo bem com você? Você vai assistir agora
a mais uma aula de ciências da natureza. E, nesta aula, vamos resolver um exemplo
que tem como objetivo identificar os vetores que representam as forças
atuando sobre um pêndulo. Aqui, nós temos uma bola presa a uma corda
que oscila em um círculo horizontal com velocidade constante,
conforme mostrado abaixo. A corda forma um ângulo
teta (θ) com a horizontal. Sabendo disso, quais vetores mostram
todas as forças atuando sobre a bola? Pause este vídeo e veja se
você consegue descobrir isso. Ok. Vamos resolver
isso juntos aqui agora. Essa bola está presa ao barbante e,
no momento, está pendurada, e acho que é justo dizer que estamos
em algum tipo de planeta, não é? Se estamos em algum tipo de planeta, definitivamente,
teremos a força da gravidade atuando na bola. Deixe-me desenhar
esse vetor aqui. Eu estou representando a
força da gravidade aqui. Digamos que se
pareça com isso. Eu vou representar o módulo dessa força
com “F” maiúsculo e com um “g” minúsculo aqui. Agora, o que está impedindo
a bola de acelerar para baixo? E, também, o que mantém essa bola
nesse movimento circular uniforme? A resposta para ambas as
perguntas é a tensão na corda. Lembre-se de que a tensão
é uma força de tração. A corda está
puxando essa bola. Podemos dizer que a força de tensão
está atuando desse jeito que eu estou representando. Agora, apenas com isso,
construímos um diagrama de corpo livre e podemos responder imediatamente à pergunta:
quais são as forças que estão agindo sobre a bola? Quais os vetores
que mostram isso? Repare que, dentre todas as alternativas,
a única opção que mostra isso é essa aqui. Talvez, você possa dizer o
seguinte: “Espere um pouco, não há algum tipo de força centrípeta
que mantém a bola em um círculo, que impede a bola
de ir direto para fora? E não há algum tipo de força
que anula a força da gravidade?” A resposta para essas
perguntas é sim, de fato, há. Mas essas são apenas
componentes da tensão. Podemos representar
essas componentes. Temos aqui a componente “x” da tensão, que podemos
chamar de "Ftx", que, inclusive, é nossa força centrípeta, ou que o módulo da componente “x” da tensão
é igual ao módulo de nossa força centrípeta. Também temos aqui a
componente “y” de nossa tensão. É a componente “y” de nossa tensão
que anula a força da gravidade, então, temos aqui essa componente,
que tem um módulo “Fty”. E “Fty” possui um módulo igual ao
módulo da força da gravidade. Enfim, já respondemos
à nossa pergunta. Eu fiz uma discussão maior para ter
uma melhor ideia do que está acontecendo. Eu espero que você tenha
compreendido tudo direitinho. Aproveitando o momento, eu quero
deixar para você um grande abraço e dizer que encontro
você na próxima. Então, até lá!