Questão de Física

O vídeo “The Most Mind-Blowing Aspect of Circular Motion”, do canal do YouTube “All Things Physics”, mostra um efeito surpreendente da velocidade finita da propagação de ondas (ou de perturbações, em geral) em um meio. Um corte realizado em uma corda tensionada dá origem a uma “onda de afrouxamento”, que se propaga com velocidade aproximadamente constante desde o ponto do corte e leva o valor da tensão a zero nos pontos subsequentes. Dessa forma, a tração não se anula instantaneamente em todos os pontos da corda: se um fio esticado com tensão T0 é cortado em um ponto P, podemos supor que a tensão em um ponto a uma distância d de P é dada pela 0,d ≤ v pt expressão T (d)={ , em que v é a T , d>v t p 0 p velocidade de propagação de ondas no fio e t é o intervalo de tempo transcorrido desde o corte. Um aluno da EFOMM, angustiado com a proximidade das provas finais, resolve reproduzir o experimento do vídeo. Ele apanha um objeto pontual, com 2,5 kg de massa, e o amarra na ponta de um fio inextensível, cuja densidade linear vale 1 g/m. A outra ponta do fio é fixada na origem do sistema de coordenadas cartesianas da superfície plana, horizontal e sem atrito de uma mesa. O objeto é colocado para realizar um MCU no sentido antihorário, com raio de 4 m. Em algum instante do seu movimento, o fio é cortado em seu ponto médio e, -2 2.10 segundos após o corte, o objeto passa pelo ponto da mesa com coordenadas (0,5) m. A massa do fio e quaisquer atritos são desprezíveis. O ângulo (em radianos) que o fio fazia com o eixo y no instante em que foi cortado valia: