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.
