Resultante centrípeta e horizontal
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Resultante centrípeta e horizontal
Bom dia,por favor me ajudem em uma questão conceitual sobre forças resultantes no movimento curvilíneo.
Questão da UFRJ de 2004:Uma bolinha de gude de dimensões desprezíveis é abandonada,a partir do repouso,na borda
de um hemisfério oco e passa a deslizar,sem atrito,em seu interior.Calcule o ângulo Θ entre o vetor-posição da bolinha em relação ao centro C e a vertical para o qual a força resultante f sobre a bolinha é horizontal.
A minha maior dúvida quanto a essa questão é conceitual,pois eu gostaria de saber se a N.CosΘ = P nesse tipo de movimento e também porque a resultante horizontal precisa de igualar a força centrípeta N-P.CosΘ,pois se a resultante é horizontal,como haverá força resultante centrípeta?
Obrigado!
Questão da UFRJ de 2004:Uma bolinha de gude de dimensões desprezíveis é abandonada,a partir do repouso,na borda
de um hemisfério oco e passa a deslizar,sem atrito,em seu interior.Calcule o ângulo Θ entre o vetor-posição da bolinha em relação ao centro C e a vertical para o qual a força resultante f sobre a bolinha é horizontal.
A minha maior dúvida quanto a essa questão é conceitual,pois eu gostaria de saber se a N.CosΘ = P nesse tipo de movimento e também porque a resultante horizontal precisa de igualar a força centrípeta N-P.CosΘ,pois se a resultante é horizontal,como haverá força resultante centrípeta?
Obrigado!
matheussouzacan18- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 17/04/2018
Idade : 27
Localização : Rio de Janeiro,RJ,Brasil
Re: Resultante centrípeta e horizontal
Seja A o ponto onde a bolinha tem velocidade tangencial V
Seja P o ponto mais baixo do arco de raio R, e H o ponto original da bolinha.
Por A trace uma perpendicular a CP, em B ---> CH = CP = CA = R
BC = AC.cosθ ---> BC = R.cosθ ---> BP = CP - BC ---> BP = R - R.cosθ
Energia potencial em H ---> EpH = m.g.R
Energia potencial em A ---> EpA = m.g.BP ---> EpA = m.g.R - m.g.R.cosθ
Energia cinética em A ---> Eca = (1/2).m.V²
Conservação de energia: EcA + EpA = EpH --->
(1/2).m.V² + m.g.R - m.g.R.cosθ = m.g.R ---> V²/R = 2.g.cosθ
Fc = m.V²/R ---> Fc = m.2.g.cosθ ---> Fc = 2.m.g.cosθ
Fc.cosθ = P ---> (2.m.g.cosθ).cosθ = m.g ---> 2.cos²θ = 1 ---> cosθ = √2/2
θ = 45º
Seja P o ponto mais baixo do arco de raio R, e H o ponto original da bolinha.
Por A trace uma perpendicular a CP, em B ---> CH = CP = CA = R
BC = AC.cosθ ---> BC = R.cosθ ---> BP = CP - BC ---> BP = R - R.cosθ
Energia potencial em H ---> EpH = m.g.R
Energia potencial em A ---> EpA = m.g.BP ---> EpA = m.g.R - m.g.R.cosθ
Energia cinética em A ---> Eca = (1/2).m.V²
Conservação de energia: EcA + EpA = EpH --->
(1/2).m.V² + m.g.R - m.g.R.cosθ = m.g.R ---> V²/R = 2.g.cosθ
Fc = m.V²/R ---> Fc = m.2.g.cosθ ---> Fc = 2.m.g.cosθ
Fc.cosθ = P ---> (2.m.g.cosθ).cosθ = m.g ---> 2.cos²θ = 1 ---> cosθ = √2/2
θ = 45º
Elcioschin- Grande Mestre
- Mensagens : 71804
Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
Re: Resultante centrípeta e horizontal
Élcio,poderia me tirar umas dúvidas fazendo favor?Elcioschin escreveu:Seja A o ponto onde a bolinha tem velocidade tangencial V
Seja P o ponto mais baixo do arco de raio R, e H o ponto original da bolinha.
Por A trace uma perpendicular a CP, em B ---> CH = CP = CA = R
BC = AC.cosθ ---> BC = R.cosθ ---> BP = CP - BC ---> BP = R - R.cosθ
Energia potencial em H ---> EpH = m.g.R
Energia potencial em A ---> EpA = m.g.BP ---> EpA = m.g.R - m.g.R.cosθ
Energia cinética em A ---> Eca = (1/2).m.V²
Conservação de energia: EcA + EpA = EpH --->
(1/2).m.V² + m.g.R - m.g.R.cosθ = m.g.R ---> V²/R = 2.g.cosθ
Fc = m.V²/R ---> Fc = m.2.g.cosθ ---> Fc = 2.m.g.cosθ
Fc.cosθ = P ---> (2.m.g.cosθ).cosθ = m.g ---> 2.cos²θ = 1 ---> cosθ = √2/2
θ = 45º
Nesse tipo de movimento,a Componente da normal na vertical é igual ao peso?E se a resultante é na horizontal,então não haverá força centrípeta?e por que?
matheussouzacan18- Iniciante
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Data de inscrição : 17/04/2018
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Localização : Rio de Janeiro,RJ,Brasil
Re: Resultante centrípeta e horizontal
A componente na vertical é da força centrípeta:
Fcy = Fc.cosθ = P
Fcy = Fc.cosθ = P
Elcioschin- Grande Mestre
- Mensagens : 71804
Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
Re: Resultante centrípeta e horizontal
Mas a normal também tem uma componente na vertical,não?Essa parte é um pouco confusa.Elcioschin escreveu:A componente na vertical é da força centrípeta:
Fcy = Fc.cosθ = P
matheussouzacan18- Iniciante
- Mensagens : 12
Data de inscrição : 17/04/2018
Idade : 27
Localização : Rio de Janeiro,RJ,Brasil
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