Balde de Newton, Uma explicação plausível?

Relembrando a primeira mensagem :

A força centrífuga é tida como uma força fictícia.

Temos abaixo, um arranjo composto por uma trave, uma corda torcida, um balde e água.



Ao libertar o balde, a corda torcida provoca um movimento circular ao balde. As partículas de água que estão no ponto A vão para o ponto B, e vice-versa.
Ao chegarem em pontos opostos, pela inércia, essas partículas exercem força sobre a parede do balde.

A reação do balde (ou "normal") impede que as partículas que chegaram aos pontos opostos ultrapassem a sua parede, através de uma força de igual intensidade, porém em sentido contrário.

Se assim fosse, não haveria explicação para as partículas da água subirem pela parede do balde girante.


Nos esquecemos de um detalhe...



A superfície da água entre o ponto A e B do balde não é plana.

Nessa situação real, tanto as partículas que partem do ponto A como as partículas que partem do ponto B, terão de fazer sua trajetória através de uma superfície curva.
Mas as partículas teimam em fazer essa trajetória em linha reta. 





Não podemos deixar de considerar que a gravidade fará com que as partículas façam a trajetória em parábola, por uma questão de balística.





Desta maneira, quanto maior a velocidade das partículas, maior será o ganho de altura de uma partícula que cruza os pontos opostos do balde.

Jonas Paulo,
Poderia dar mais detalhes dessa teoria hidrodinâmica? Agora percebo que não a entendi completamente ainda. Qual é o motivo da circulação de fluido?

Não é uma teoria, Matheus. Trata-se apenas de uma suspeita.

Quando iniciamos essa experiência (podemos colocar flutuando sobre a água um pequeno grão de pólen) utilizando uma pequena velocidade angular podemos notar a imobilidade do grão em relação a um referencial no chão, enquanto o balde gira a, digamos, 10rpm (isso se reproduz em casa, muito facilmente).

Note, Euclides:

As suas descrições baseiam-se num balde de fundo circular. O que proponho é algo diferente: fazer o experimento com apenas uma "fatia" do balde, de modo a reduzir o problema a uma condição aparentemente mais simples.

Proponho a redução do balde a um plano de vidros, com um mínimo de água em seu interior. O experimento poderia conter uma esfera marcadora, de igual densidade da água, a fim de que o fenômeno de empuxo não interfira na trajetória da esfera.

Conforme citado na primeira postagem (vide figura abaixo), 




Quando um observador ( que pode estar ao lado de qualquer câmara de TV) acompanha o giro do plano transparente, virá as laterais do plano de vidro aproximarem-se e distanciarem-sem numa perspectiva de projeção trigonométrica. 

O observador também poderá notar a posição da bolinha alternando-se em relação ao eixo de rotação do sistema, ora na esquerda, ora na direita.

Pelo sim, pelo não, esta é uma perspectiva que permite a conclusão por parte do observador de que "as partículas de água que estão no ponto A vão para o ponto B, e vice-versa". 

Nessa particular situação, o observador poderia "esperar" alguma reação inercial da água frente e esse "movimento virtual" do plano de vidro.

Várias câmaras de TV, instaladas em pontos distintos, permitiriam melhor observação do problema proposto.

Não posso afirmar se ocorrerá movimento entre as partículas de água. Mas é razoável esperar que a parábola da água (dentro do plano de vidros) será a mesma do balde.

Várias câmaras de TV, instaladas em pontos distintos, permitiriam melhor observação do problema proposto.

Faça isso e poste o vídeo. Tome cuidado para não fazer as lâminas muito próximas pois surgirão efeitos de capilaridade, nem intruduzir vibrações oriundas de desbalanceamentos. Minha imagem e meu raciocínio estão relacionados ao balde de Newton apenas, tentando responder ao Matheus. O que você propõe não contem a rotação do líquído da mesma maneira. Será um experimento semelhante, mas não igual, mas é razoável esperar um parabolíde com distorções devidas ao gradiente de pressão introduzido pelo movimento das paredes.

Depois de muito batalhar, Einstein retornou muito próximo de Newton. Muito frequentemente em física as ideias mais simples são as que contemplam os melhores e mais exatos modelos.

Ao apresentar as suas ideias procure com clareza:

- identificar o seu referencial
- identificar as forças atuantes
- justificar movimentos ou equilíbrios através das forças encontradas.

Você parece não gostar de matemática mas ela é a única ferramenta capaz de quantificar resultados e pode-se obter muita coisa boa apenas com a matemática do nível médio.

Muito grato por todas as dicas, Euclides.

Gosto de Matemática, reconheço seu inestimável valor, mas desconfio dela. 
Além disso minha mente é indisciplinada, preguiçosa e dispersiva   . 

A matemática funciona bem para descrever experimentos de física. Mas é necessário separar os fenômenos julgados relevantes dos irrelevantes. 

A escolha dos fenômenos adotados na experiência pode mudar o resultado do cálculo. 

"Na teoria, antevemos muitas coisas. Na prática, acontece tudo."

Em outras palavras, a natureza funciona melhor que o mais poderoso computador conhecido. Vou tentar fazer a experiência, depois revelarei os resultados.

A matemática funciona bem para descrever experimentos de física. Mas é necessário separar os fenômenos julgados relevantes dos irrelevantes. 

A escolha dos fenômenos adotados na experiência pode mudar o resultado do cálculo. 

"Na teoria, antevemos muitas coisas. Na prática, acontece tudo."

Concordo plenamente com essas palavras. Do ponto de vista filosófico a matemática é algo que funciona, o que pode ser diferente que que realmente existe. O limite está na percepção humana.

Boa sorte com seus experimento. Dei uma boa pesquisada e não achei nada que se relacionasse a motivos hidrodinâmicos para o efeito. Mesmo se a bolinha não seguir o fluxo, será uma descoberta.

A matemática está sempre se aperfeiçoando e as vezes surge um experimentista que não a compreende mas não deixa de revolucioná-la. Alguém já ouviu falar em
Michael Faraday? Com certeza já.

Vejam que excelente vídeo sobre rotação:

Vídeo muito  bom, Euclides! 



Somente a apresentação da experiência com as esferas amarela e branca não ficou muito clara.

As duas esferas estão submersas?

Como estão amarradas?

Eu achei o vídeo super bom, e, de quebra, contém os elementos das suas indagações anteriores (como a secção em rotação).

As esferas que mudam de lado no tubo (cheio de água) em rotação são como:

Uma explicação insólita para a inércia em situação de contato.

Na primeira situação, temos uma esfera parada sobre a superfície terrestre.



A Terra "atrai" a esfera e vice-versa. O par ação-reação acontece no mesmo raio. Podemos dizer que a ação e reação é "co-radial e as forças anulam-se mutuamente.

Na segunda situação, a esfera recebe um impulso é posta em movimento, conforme vetor superior. Como é esperado um tempo de propagação entre ação e reação, os vetores "A" e "R" defasam-se.



Desta maneira, surge um efeito de torque entre a Terra e a esfera. Esse efeito manterá a esfera em movimento até a dissipação total da energia do impulso.

O movimento da esfera azul acontece numa relação exclusiva com a Terra, sem a necessidade de relacioná-lo com o éter ou estrelas distantes.

Jonas,

sinceramente, vale a pena você revisar com atenção os conceitos básicos de mecânica clássica, que para corpos em movimento a velocidades pequenas (podemos serenamente admitir 10.000m/s como suficientemente pequena), são a fisica empregada por qualquer um que deseje resultados corretos. Nesse domínio Newton é impecável.

Enunciado da terceira lei de Newton:

Newton escreveu:"Para toda força que surgir num corpo como resultado da interação com um segundo corpo, deve surgir nesse segundo uma outra força, chamada de reação, cuja intensidade e direção são as mesmas da primeira mas cujo sentido é o oposto da primeira."

a primeira decorrência é que um par ação-reação aje em corpos diferentes e consequentemente não pode se anular.

quando uma esfera se apóia numa superfície horizontal:

1) recebe da Terra uma força que denominamos (em geral muito confusamente) peso. Essa é a ação (da Terra na esfera)
2) a esfera como reação aplica no centro da Terra uma força de mesma intensidade e sentido oposto. Essa é a reação.

Há mais um par ação-reação atuando:

3) na tentativa de se deslocar para o centro da Terra a esfera aplica na superfície uma força que é igual ao seu peso. Ação da esfera contra a Terra.
4) a superfície reage aplicando na esfera uma força (também como o peso) em sentido oposto. Reação da superfície.



as forças que se anulam (em cores diferentes) não constituem um par ação-reação.


Segundo caso:

Jonas escreveu: Como é esperado um tempo de propagação entre ação e reação, os vetores "A" e "R" defasam-se.

desculpe-me mas isso não passa de erro enorme. O peso da esfera e a reação da Terra serão sempre colineares e verticais, aplicados no mesmo ponto (ponto de contato).

Não há nenhum efeito de torque entre a Terra e a esfera. Isso é mirabolante!

Se recebe um impulso (ação de uma força que se dá num intervalo de tempo finito) que forme um ângulo com um de seus raios, a esfera, por conta exclusiva dessa ação, entra em rolamento, uma composição de translação e rotação. Esse rolamento, cessada a força que lhe deu causa, acontece obedecendo a primeira lei de Newton e a energia mecânica adquirida (soma das cinéticas de rotação e translação), se dissipada por atritos e pela resitência do ar, levará a esfera a parar, retornando ao estado inicial.

Se tem algumas dúvidas coloque-as claramente e pergunte o que desejar. Se alguém souber a resposta, você a terá. Não há qualquer necessidade de tentar reinventar a mecânica de Newton, nem de tentar descobrí-la sozinho, já que está em milhares de livros. Eu já lhe disse em privado e agora repito publicamente: este é um fórum onde se estuda física e não um lugar em que se invente o "insólito". Não aceitarei mais nenhuma teoria mirabolante sua ou de quem quer que seja. Repito que há espaços adequados para isso na internet. Você mesmo pode abrir um fórum dos forumeiros para isso, se desejar.

Outra coisa: isso já nada tem a ver com o tema deste tópico. Abra  tópicos novos (na seção correta) para questões novas, por favor.

Grato, Euclides.