Uma criança gira uma pedra, presa em um barbante sobre sua cabeça, com velocidade tangencial constante de 2 m/s. Sabendo que a massa da pedra é de 100 g e que o barbante tem comprimento de 50 cm, o trabalho realizado pela força centrípeta, nessa situação, é igual a:
- A)zero
Correta, porque a força centrípeta é perpendicular ao deslocamento instantâneo, logo o trabalho é nulo.
- B)0,4 J
Errada, porque a força centrípeta não realiza trabalho no movimento circular uniforme.
- C)0,8 J
Errada, pois a velocidade tangencial constante impede variação de energia cinética por essa força.
- D)400 J
Errada, esse valor não faz sentido aqui, já que a força centrípeta não fornece trabalho nessa situação.
Gabarito: A
Nesta questão, o ponto central é lembrar que a força centrípeta não faz o corpo ganhar ou perder velocidade: ela apenas muda a direção do movimento. Em um movimento circular uniforme, como o da pedra girando com velocidade tangencial constante, essa força aponta para o centro da trajetória, enquanto o deslocamento instantâneo da pedra é tangente à circunferência. Quando força e deslocamento são perpendiculares, o trabalho é zero. Pela ideia de trabalho na Física, usamos a relação W = F.d.cos(\theta). Aqui, o ângulo entre a força centrípeta e o deslocamento é de 90°, então cos(90°) = 0. Resultado direto: o trabalho realizado pela força centrípeta é nulo, independentemente da massa, da velocidade ou do tamanho do barbante. Ou seja, os dados numéricos até aparecem na questão para tentar distrair, mas não mudam esse fato. Isso vale porque a força centrípeta não é uma força nova e misteriosa; ela é apenas o nome dado à resultante radial que mantém o corpo em trajetória curva. Como ela não altera a energia cinética no movimento circular uniforme, não realiza trabalho. Então o gabarito A está correto: o trabalho é zero.