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Carros de corrida com velocidade escalar constante em uma trajetória curvilínea

Transcrição de vídeo

RKA5MP Então, nós temos alguns carros de corrida se deslocando por aqui, e tem uma pergunta interessante para vocês responderem, considerando que esses carros estão realizando essa curva bem aqui e que todos eles estão fazendo esta curva a uma velocidade constante de 100 km/h. A minha pergunta interessante para vocês é: esses carros estão acelerando ao fazer essa curva? Então, existe aceleração? E vocês poderão dizer: "Bem, nossa! Veja, minha velocidade estava constante, não está variando". E, de fato, se eu olhasse para o velocímetro desse carro aqui, ele não se moverá. Ele permanece a 100 km/h. Eu não tenho nenhuma variação dessa velocidade com o tempo. Então, você pode dizer que não tem nenhuma aceleração. Mas aí, você estaria pensando: "Bem, por que o professor está produzindo esse vídeo, e por que essa questão seria interessante?” E a sua segunda suspeita seria verdadeira, pois esses carros, na verdade, estão acelerando, apesar de apresentarem uma velocidade constante. E se você quiser, você pode parar e pensar sobre isso por um instante. Mas eu queria ressaltar essa questão para vocês porque, em um exemplo como esse, a diferença entre a aceleração e a velocidade tem grande importância. A velocidade, se for tratada apenas como uma grandeza escalar, possuirá apenas o módulo, no caso 100 km/h. E aceleração escalar também apresenta apenas módulo, nesse caso, valeria zero. Porém, se representarmos a aceleração e velocidade como grandezas vetoriais, ambas terão não apenas módulo, mas também direção e sentido. Vamos analisar aqui de cima e isso ficará um pouco mais claro. A diferença entre a aceleração e velocidade é porque esses corpos não estão acelerando. Então, se olharmos essa pista de corrida aqui de cima, bom, eu vou tentar fazer o meu melhor para arriscar desenhar isso. Então, pode aparecer com algo assim. Esta é uma perspectiva do alto. Posso até desenhar isso em vermelho e branco para vocês terem uma ideia. Então, isto é vermelho, e há algumas partes brancas no meio. Obviamente, não estou desenhando tantas zebras como as que existem em uma pista de corrida. Bom, mas eu estou dando uma ideia do que realmente estou desenhando. E ali, há um pouco de grama, é um pouco de grama aqui. Bom, agora vamos nos concentrar nesse carro laranja e nesse carro vermelho bem aqui. Então, essa é a visão do alto, e isso bem aqui é a pista. Assim, bem aqui, isso, estamos dizendo que ela apresenta uma velocidade constante de 100 km/h. Então, se pensarmos sobre a velocidade, o módulo da velocidade é constante, é 100 km/h. Mas, o que está acontecendo com a direção da velocidade? Lembre-se que a velocidade é uma grandeza vetorial, possui módulo, direção e sentido. Então, aqui em cima, quando está começando a entrar na curva, está se deslocando naquela direção, e você tende a representar os vetores como setas como essa. E o que você vai desenhar, nesse caso, é a seta apontando na direção da velocidade, o módulo da velocidade, eu diria. Portanto, a velocidade é constante, então, o comprimento dessa seta é sempre constante. Mas, como vemos, a sua direção muda. Quando ela está na metade da volta, não está mais indo naquela mesma direção, agora está indo em uma direção diferente. Quando chega ao fundo da curva, ela passa por uma direção bem diferente, a direção continua mudando enquanto o carro faz a curva. Eu não vou colocar a matemática nesse assunto, vamos deixar a matemática para mais tarde. Mas, lembrem-se, a aceleração é a variação da velocidade em relação ao tempo. Aceleração é igual à variação da velocidade (Δv) sobre o tempo. Ou seja, sobre uma variação do tempo (Δt). Embora o módulo da velocidade seja constante aqui, sua direção está mudando. Se não existisse aceleração sobre isso, seu módulo e sua direção seriam constantes, o carro simplesmente continuaria a se deslocar naquela direção. Então, de alguma forma, a direção do carro está mudando para o interior repetidas vezes. Portanto, essa é uma questão um pouco complicada, algo para vocês pensarem a respeito. Vamos discutir a matemática de forma mais detalhada nos próximos vídeos. Mas, o que está acontecendo aqui é que os carros estão efetivamente acelerando, e estão acelerando para o interior, e há uma variação. Quando digo interior, eles estão sendo acelerados em direção ao centro da curva. Lembrem-se disso, para o centro da curva. E é isso que permite que suas velocidades, de fato, variem.