Referencial inercial e não inercial | ITA IME e 2ª fase de vestibulares

na aula de hoje nós vamos estudar o referencial Inicial e o não Inicial tem interesse nesse assunto deixa já o seu joinha quer mais vídeos como esse se inscreve aqui no canal e ativa as notificações para saber quando tem vídeo novo quero aprender física comigo no curso feito especialmente para você conheça a minha plataforma em física com douglas.com mas não se esqueça essa história de referencial não inercial costumam aparecer em segundas fases de vestibulares e também quando você vai fazer a prova do Ita e a prova do IME então se você está nessa turma vem

comigo nessa aula nós vamos aprender o que é um referencial inercial e um não inercial mas e o que seria este tal deste referencial referencial é um ponto do espaço em relação ao qual serão descritas as posições dos demais objetos nesse espaço Então tudo será observado tendo este ponto como referência supõe agora que nós tenhamos este ponto s zero como nosso referencial que vai descrever a posição daquele outro ponto um ponto P mas Douglas como é que será feita essa descrição a gente pode fazer isso por meio de um vetor que será chamado vetor posição

do ponto P ele vai ligar do nosso referencial S até o objeto cuja posição nós queremos descrever daí o vetor posição é zero do ponto P mas como descrever este vetor de uma maneira mais interessante usando que a gente chama de coordenadas cartesianas usando um sistema cartesiano nós podemos descrever a posição P em ter x fizeram y0 e Z z0 para o objeto que a gente colocar aqui no ponto P que poderia ser por exemplo uma maçã e você pode compreender estes eixos como réguas que a gente prega no nosso sistema de referência e o

que é um referencial inercial em termos mais elaborados nós dizemos que referencial Inicial é aquele para o qual são válidas as leis de Newton em especial a primeira lei de Newton que diz que se a resultante das forças foram vetor nulo então a aceleração será também O Retorno o que significa ou repouso ou um movimento retilíneo uniforme mas de maneira mais informal nós vamos dizer que um referencial Inicial é um sistema de referência que não se encontra acelerado e a gente pode dizer que por conta disso a resultante das forças sendo nula vai implicar a

aceleração ser nula você Fala Douglas e existem referenciais não iniciais aqueles que apresentam aceleração ou seja são um referenciais que não estariam nem repouso nem em movimento retilíneo uniforme Fala Douglas Mas a gente sempre usa a terra como referencial para as leis de Newton a gente meio que trapaceia a terra não é um referencial inercial perfeito porque porque a terra apresenta acelerações aceleração centrípeta ao girar em torno do sol aceleração centrípeta na superfície da Terra ao girar em torno do próprio eixo além de outros movimentos é que a nossa nosso planeta vai executar não vamos

relatar aqui todos mas a terra não é um referencial Inicial perfeito mas como é que a gente conseguiria ver isso Só se você tivesse deslocamentos muito longos corpos caindo de alturas muito grandes ou pêndulos de grande comprimento o experimento do pêndulo de Foucault mostra que a terra não é um referencial inercial Como Nós pensamos mas na maior parte dos problemas a gente pode considerar com grande eficiência a terra como referencial inercial agora o que que acontece nos referenciais não iniciais também chamados de referenciais acelerados em relação a estes inerciais bem deles as leis de Newton

não serão válidas e há uma explicação para isso o referencial não inercial é aquele que apresenta a aceleração em relação a um dado referencial Mas qual seria a consequência disso Por que que as leis de Newton não seriam válidas neste referencial vamos comparar agora resultados interessantes de dois referenciais observando o mesmo objeto está vendo essa bolinha aqui no interior do caminhão Ela será contemplada por esse observador no referencial zero e vai ser contemplada pelo observador no referencial s Observe que nós temos o referencial Inicial esse zero com as coordenadas x 0 y0 se modificando em

função do tempo para o nosso objeto ele estava aqui no x0 Inicial e agora está no x0 final depois de um certo intervalo de tempo para quem está no referencial S aqui no interior do caminhão o objeto não saiu do lugar ele está na mesma coordenada Inicial e final é isso que quem está lá dentro vai ver ah certo mas em relação as leis de Newton quem está aqui do lado de fora vai verificar a existência da força normal aqui ó de contato com o piso e da força peso essas duas forças se equilibram e

a gente aqui no referencial esses zero vai falar a resultante é igual a zero e se a resultante é igual a zero este objeto está se deslocando com velocidade constante neste outro referencial inercial S quem está aqui dentro saber também as mesmas duas forças atuando a força normal de interação com o piso e a força peso com que a terra tá puxando esse objeto essas duas forças vão se equilibrar também e o resultado é está em repouso então aqui para o referencial inercial é 0 o nosso objeto tem força resultante nula porque está em mru

no referencial s a força resultante está nula porque está em repouso estão válidas as leis de Newton agora e se esse bendito desse carro desse caminhão acelerasse Observe agora a comparação que nós vamos fazer o nosso caminhão não será mais um referencial inercial ele vai ser um referencial acelerado Olha que interessante suponha inicialmente está todo mundo em repouso o caminhão está em repouso e é um objeto dentro dele em repouso Não há atritos aqui este nosso querido caminhão passa a sofrer uma aceleração e vai acelerando ganhando velocidade e vai ganhando cada vez mais velocidade Observe

que a nossa bolinha não saiu do lugar porque enquanto o caminhão recebe a força de atrito aqui dos pneus impulsionando-se a nossa bolinha aqui não tem força atuando sobre ela então ela vai permanecer no mesmo lugar lembre-se de que num sistema de referência Inicial que é o nosso caso aqui do s0 um corpo em que a resultante das forças é zero e aqui você vai poder até colocar ó Veja a força peso e a força normal se equilibram a resultante é zero e se isso acontece ele estando em repouso permanece em repouso mas para o

rapaz que está lá dentro esta bolinha parece se movimentar e eu vou te mostrar como isso acontece no referencial não inercial S que é o referencial do caminhão e da pessoa que está dentro do caminhão a gente vai observar que a bolinha está acelerada mudando não só de posição Mas também de velocidade certo na situação anterior Olha a diferença a bolinha junto do caminhão já estavam com velocidade e a bolinha e o caminhão mantiveram a mesma velocidade em relação ao objeto aqui fora mas para quem estava lá dentro a velocidade da bolinha Era Zero e

permaneceu zero então a bolinha tanto em relação a quem está do lado de fora do caminhão como em relação a quem está do lado de dentro Manteve sua velocidade constante aqui no s0 velocidade constante movimento retilíneo uniforme lá no s velocidade constantemente igual a zero o repouso já agora no referencial não inercial e no referencial inercial nós vamos ter conclusões diferentes veja que estava todo mundo inicialmente em repouso e agora o caminhão começou a ganhar velocidade mas perceba a aceleração com resultante igual a zero para este referencial não inercial e é interessante notar que a

gente vê esta bolinha vindo no sentido sério ao dar aceleração com uma aceleração menos a em relação ao que a gente tinha antes como explicar isso como explicar que tem aceleração se a resultante é igual a zero porque normal e peso se equilibram Foi aí que Albert Einstein deu uma ideia interessante chamado princípio da equivalência ele diz que quando nós estamos no referencial não inercial surgem forças que podem ser tratadas como forças gravitacionais aqui dentro Olha o fato de haver essa aceleração eu posso dizer que é porque ela corresponde a um vetor gravidade adicional aqui

ao meu sistema é como se houvesse um campo gravitacional adicional jogando essa bolinha para trás esse a princípio equivalência estando você não referencial acelerado a gente pode dizer que a aceleração deste referencial com sinal trocado com sentido trocado corresponde ao mesmo efeito de uma certa gravidade Douglas então é por isso que eu vejo as coisas indo para trás é quando você tá no carro e acelera você se sente jogado para trás você pode pensar que é como se o fato de você estar não referencial não inercial criar-se uma gravidade adicional fora aquela que te puxa

para baixo te puxando para trás e o vetor gravidade adicional é menos o vetor aceleração do seu referencial para efeitos de física ainda disse que era a mesma coisa estar no referencial não inercial ou seja não referencial acelerado é o mesmo que está sujeito a um campo gravitacional adicional agora vamos comparar o referencial Inicial e o referencial não inercial usando a técnica da gravidade adicional você vai aqui no referencial Inicial observar que existem duas forças atuando sobre o nosso objeto a força peso com que a terra ou atrai e a força normal de contato com

o piso aqui essas duas forças a gente sabe que se equilibram essa razão a gente viu que esse objeto vai ficar em repouso em relação aqui ao nosso cidadão enquanto que o caminhão vai ganhando velocidade para quem está dentro do caminhão o objeto Então não vai ficar em repouso ele vai acelerar e como é que a gente Explica isso daí bem normal e peso vão se equilibrar Mas nós vamos dizer que a gravidade que já existe a tua que relacionada à força peso mas nós vamos dizer que existe uma gravidade adicional correspondendo a menos o

vetor aceleração do sistema de referência por isso o sinal contrário daí quando você acelera para frente e se sente jogado para trás por conta deste peso adicional que será resultante e que vai proporcionar a aceleração Vista aqui pelo sujeito que está dentro do caminhão este peso adicional tá que peso adicional seria igual a massa vezes aquela gravidade adicional a maior parte dos autores não usam esse nome eles usam um outro eles chamam isso daqui de uma força fictícia fictícia Por que que ela fictícia porque lembra que força representa interação a força peso aqui ela representa

a interação com a terra a força normal é uma interação com o piso e se a interação tem ação e reação este peso adicional aqui não é uma interação interação de quem com quem então a gente usa o termo fictícia porque não representa uma interação entre dois corpos à venda portanto ação e ração não há ação e reação para esta força aqui ela ganha um outro nome também é muito comum a gente chama-la força Vamos ajeitar força de inércia aí você fala Douglas porque força de inércia porque olhando no referencial inercial o que que vai

fazer essa bolinha permanecer Onde está o princípio da inércia então é como se olha por efeito da inércia ela fica aqui o caminhão vai mas ela fica no local onde estava e é como se a inércia proporcionasse a existência desta força no referencial que seria o não inercial enfim mas quando você tiver num sistema de referência desse tipo a dica é Coloque uma gravidade adicional e isso te ajuda também em problemas como problemas de pêndulos problemas de elevadores e problemas de nível da superfície de água agora vem um resultado Super Interessante a gravidade resultante ou

efetiva e as direções vertical e horizontal dentro de um referencial não inercial é como se a gravidade que as pessoas e os objetos que estão ali dentro experimentam tivesse a direção soma do vetor gravidade com o vetor gravidade adicional que por sua vez a menos a então para todos os efeitos o que a gente vai experimentar aqui dentro é como se a direção vertical correspondência à direção desta gravidade efetiva para todos os efeitos aqui dentro Esta é a direção horizontal perpendicular a gravidade efetiva que vai determinar a direção vertical Douglas em termos práticos o que

que isso quer dizer se você colocar por exemplo um copo com água aqui em repouso em repouso neste referencial o nível de água vai ser um nível horizontal paralelo aquela linha ali ó percebeu se você pendurar alguma coisa aqui no teto este objeto em repouso ficaria em repouso na direção vertical deixou um objeto na direção vertical um pêndulo Por exemplo agora você já utilizou aqueles balões de Aniversário que tendem a subir ah aqueles balões de Hélio não é eles sobem na direção vertical não é assim prenda um balão de Hélio aqui nesta situação ele também

vai se alinhar com a vertical mas olha que interessante é a nova vertical com a qual ele se alinha então o balão de Hélio fica nesta circunstância em outro vídeo eu vou mostrar para você que esta estratégia de utilizar a resolução do referencial não Inicial pode poupar gostou deixe o seu joinha que é mais vídeos como esse se inscreve aqui no canal e Ative o Sininho das notificações para saber quando tem vídeo novo quero aprender física comigo no curso feito especialmente para você conheça minha plataforma e física com douglas.com um forte abraço e até a

próxima a gente se vê [Música]