Física no Loop

 

 

Bruno Cadiz(7) T:2108

Física no Loop

A palavra “loop” se refere a trajetórias em forma de  “laço” como as realizadas por aeronaves  e pilotos especialistas em demonstrações aéreas.

O “loop” também pode ser realizado por carrinhos que se movem em pistas, como em certos brinquedos como o Hot Wheels®

O “loop” pode ser vertical (como o da foto), ou em outro plano qualquer.

 

Modelo de “loop” vertical

 

Um modelo para compreender o funcionamento de um “loop” vertical pode ser feito utilizando-se uma canaleta de alumínio, dobrada adequadamente e presa numa estrutura de madeira, conforme ilustrado no esquema.

A altura da parte mais alta da canaleta (H) deve ser adaptada em função de R, onde R  é o raio do “loop” supostamente circular,para que a esfera,ou carrinho possa atravessá-lo sem cair.

 

Funcionamento

 

 

A demonstração do “loop” é feita soltando-se a esfera de uma certa altura (ponto A) em relação à parte mais baixa da trajetória.

Note-se que existe uma altura mínima abaixo da qual a esfera não realiza o “loop”.

 

Explicação

 

Modelo ideal: não considerando as forças de atrito,resistência do ar & a dissipação de energia ao longo do trajeto:

 

A energia mecânica se conserva, em qualquer ponto da trajetória, ou seja: Energia Mecânica em A = Energia Mecânica em B.

Assim, desprezando-se a rotação (energia cinética de rotação) obtém-se o resultado:  mgH = (1/2)mv2 + mg(2R),  onde  m = massa da esfera e v = velocidade da esfera ao passar por B.

A velocidade mínima da esfera para fazer a curva em B, sem cair, está relacionada com a força centrípeta em B, de forma que a 2a Lei de Newton aplicada em B resulta em: mv2/R = mg , e, portanto, v2 = Rg.

Substituindo-se esse resultado na expressão inicial e fazendo as simplificações obtém-se o valor da altura mínima na qual a esfera deve ser solta, para que efetue o “loop” com sucesso: H = (5/2).R (num modelo ideal).Daí podemos depreender onde a Física está presente,pois sem este conhecimento,brinquedos como o Loop Hot Wheels® não poderiam ser produzidos,e as acrobacias aeronáuticas seriam tratadas como algo perigoso e imprevisível.

 

Prof. Sérgio Lima, em Tiradentes, apontando para uma da igrejas ao fundo.

Sobre Prof. Sérgio Lima

Prof. Física no Colégio Pedro II, entusiasta de aprendizagens colaborativas e de Recursos Educacionais Abertos.
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