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Curso: Biblioteca de Física > Unidade 4
Lição 2: Forças centrípetasExemplo de ioiô em movimento circular no plano vertical
Neste vídeo Davi explica como encontrar a tração no barbante que está girando um ioiô em um círculo no plano vertical. Versão original criada por David SantoPietro.
Quer participar da conversa?
- Em,, foi mostrado que a tração valia 10,45; mas o valor correto é: T=4,5N. Achei esse valor utilizando a expressão acima do valor de 10,45. Ao que me parece foi cometido um erro no calculo do vídeo ou eu não entendi bem o exercício! 9:53(1 voto)
- tu entendeu errado, o valor da tensão é maior pois a força g tá contra a centrípeta, por isso a tensão na corda tem que ser maior.(1 voto)
Transcrição de vídeo
[LEGENDA AUTOMÁTICA] as pessoas em geral acham problemas
envolvendo força centrípeta bem mais complexos do que problemas que envolvem
forças em outras situações vamos analisar alguns exemplos de tratar
de alguns conceitos que às vezes atrapalham as pessoas nessa situação a
gente tem um ioiô e você faz com que esse e hoje percorrendo exatamente o
circo na direção no plano vertical ele vai girando pra cima para baixo
descreveu exatamente um círculo no plano vertical o que nós temos aqui é a massa
do ioiô e a gente tem aqui uma corda esticada e
vamos supor que a massa do i ou seja 0,25 quilos
o comprimento da corda 0,5 metros ea velocidade de se olhou de quatro metros
por segundo a pergunta é como fabricante do ioiô vai
decidir sobre a atração da corda para que ele possa fazer esse tipo de manobra
em segurança sem que a corda arrebente vamos concordar esse problema qual vai
ser a força de tração da corda quando o ioiô está no ponto mais alto da
trajetória começando então nós vamos fazer o nosso diagrama de forças
bom nós vamos ter então a força gravitacional sobre o ioiô então eu
teria aqui eu teria que a nossa força gravitacional no nosso ioiô e à força
gravitacional é igual a emi vezes g portanto para o centro do círculo nós
temos também a força de tração da corda agindo sobre o ioiô acorda puxa e eu
para o centro do círculo com uma força de intensidade indicada por t
eu vou fazer o tek em rosa cuidado porque algumas pessoas se equivocou em
desenho essa força de tração apontando pra cima mas isso é impossível a corda
não pode empurrar o ioiô ele apenas puxa o ioiô então vamos
marcar aqui que a gente tenha força de tração para baixo
a força de tração aqui nesse caso ela está apontando para o centro do círculo
e ela vai em direção ao raio portanto é uma força centrípeta feito diagrama de
forças a gente vai para a segunda lei de newton
lembrando que a gente vai aplicar ela em uma direção por vez nessa
situação a gente tem um movimento circular e nós estamos de olho na força
de tração que é uma força centrípeta então a gente vai aplicar a segunda lei
de newton exatamente na direção se entre pidá logo aceleração centrípeta que aqui
nós vamos calcular aqui ela vai ser igual ao somatório das forças na direção
sem trip da dividida pela massa e como a gente está falando aqui de aceleração
sem trip da é nós vamos trocá-la por ver quadrado / r então marcar vou botar aqui
embaixo eu tenho ver quadrado / r e vamos pensar
no que nós vamos colocar no lugar das forças entre piadas buscar também
atentos aos sinais dessas forças bom voltando pro nosso diagrama a gente
tem que a força gravitacional aponta para baixo e ela conhecida e com a força
centrípeta então ela uma força entre pidá
do mesmo modo a força de tração também uma força centrípeta apontando para o
centro do círculo lembre se que a força centrípeta é
aquela força na direção do raio apontando pro centro do círculo
neste caso a força gravitacional está fazendo o papel de força centrípeta
também ela também tem essa direção à força gravitacional ela vai estar
contribuindo para mudar a direção da bola nessa trajetória o mgm vezes g1 na
segunda lei de newton vai estar com um sinal positivo aqui então eu tenho aqui
o marcar aqui mg o mp exige para aceleração centrípeta
aqui aponta para o centro a gente vai ter um sinal positivo também
então vou marcar aqui só um sinal positivo
agora vamos olhar para a força de tração ea pergunta é a mesma eu devo incluí-la
no cálculo da força centrípeta dá a resposta é sim porque ela está na
direção do raio e apontando para o centro do círculo e esses cinco vai
definir a trajetória do nosso eo reforçando é claro que o sinal da força
de trás são é positivo então eu tenho aqui mas t
resumindo tanto a força gravitacional quanto a força de tração e estão
contribuindo para forças entre perda como eu estou pensando em calcular a
força de tração eu vou usar um pouco de algibre aqui para poder isolar st
multiplicando os dois lados da equação por m depois se a gente coloca o mg por
outro lado com sinal negativo nós vamos ter então tem aqui te que vai ser igual
à m v quadrado dividido vou ter aqui o r numa outra cor - - mg
colocando os números agora fica fácil eu tenho então vamos vir aqui um pouquinho
mais para baixo eu tenho então que te vai ser igual
eu tenho 0,25 quilogramas isso aqui vezes quatro metros por
segundo ao quadrado / 10 ligo a cinco metros menos 0,25 quilogramas vezes 9,8
metros por segundo ao quadrado bom se você fizer essa continha vai ter
que a sua força de tração é de 5,55 newtons isso era esperado porque a gente
subtraiu da força tem tripla da resultante a força gravitacional para
sobrar só a nossa força de tração ou seja a força de tração teria que ser um
pouco menor que a força centrípeta resultante reforçando um ponto
importante não há força gravitacional ea força de
tração que são sendo somadas à força centrípeta mas as duas são componentes
dessa força centrípeta vamos continuar o nosso estudo
eu tenho aqui do lado uma outra imagem é o nosso mesmo
anteriormente só que agora a gente tem o ioiô no ponto mais baixo na nossa
trajetória agora a gente vai ter um diagrama de
forças um pouco diferentes a força gravitacional naturalmente aponta para
baixo então vamos marcar aqui que a gente tem aqui a nossa força
gravitacional que é igual a mvg apontando para baixo
a força de tração mas só puxando e olhou pra cima porque ela que puxa o ioiô para
o centro da trajetória e é claro a corda só pode puxar ela não empurre o então
quando a gente vai colocar isso na nossa segunda lei de newton um só marcar aqui
que a gente tem a nossa força de tração pra cima
então quando a gente coloca isso na segunda lei de newton
uma dessas forças vai ter o sinal negativo porque uma delas está no
sentido oposto da outra na situação em que a bola estava no
ponto mais alto da trajetória as duas forças é peso e tração elas estavam
apontando para o centro do círculo portanto as duas tiveram um sinal
positivo agora entretanto enquanto atração aponta para o centro a força
gravitacional está apontando no sentindo oposto de maneira que na hora que eu
colocar a segunda lei de newton e me exige vai ter o sinal negativo então
colocando isso na nossa segunda lei de newton eu tenho aqui de novo ver
quadrado / r isso aki vai ser igual a menos mg e eu tenho mais a minha força
de tração mas te dividido pela minha massa
vamos agora isolar o termo explicando os dois lados por m e passando - mg para o
outro lado então eu teria que que ter é igual a mv
quadrado / r mas mg agora a gente está somando mvg isso faz
sentido porque antes a força gravitacional ea força de tração juntas
estavam compondo a força centrípeta as luzes estavam ajudando a compor a
força entre puder mas agora força de tração ea força à força gravitacional
estão atrapalhando uma outra a força gravitacional atrapalha a força de
tração para manter o movimento circular então a força de tração ela tem que
compensar o efeito da força gravitacional para garantir a força
entre pidá ou seja a força de tração tem que ser maior do que antes porque ela
tem que cancelar o efeito negativo da força peso bom colocando os números
nós temos então que te vai ser igual a 0,25 quilogramas vezes quatro metros por
segundo ao quadrado / 0,5 metros
isso aqui eu tenho mais 0,1 se aqui eu tenho mais 0,25 quilogramas
pouquinho mais de espaço aqui vezes 9,8 metros por segundo ao quadrado
se a gente fizer só continha uma calculadora o tek a nossa força de
tração vai ser igual a 10,45 newtons então as situações envolvendo a força
centrípeta faz um diagrama de forças escreva aceleração centrípeta como ver
quadrados m r e fique de olho nos sinais nas forças também apontando para baixo
que podem ter o sinal positivo como nós vimos nesse vídeo e essa mesma força ela
pode ter um sinal negativo em um outro momento como foi no caso do ponto mais
baixo da nossa trajetória até o próximo vídeo