Exercícios: Componentes normal e tangencial: identificação

Num movimento curvilíneo, a aceleração $\vec{a}$ pode decompor-se em duas componentes perpendiculares entre si: a componente tangencial, $\vec{a}_t$, com a direção da tangente à trajetória, e a componente normal, $\vec{a}_n$, perpendicular à trajetória e dirigida para o centro de curvatura, como se mostra na figura.

1. a) Explica, com base na figura, qual é a direção e o sentido de cada uma das componentes da aceleração em relação à trajetória.
2. b) Um automóvel descreve uma curva com rapidez constante. Indica qual ou quais das componentes da sua aceleração são não nulas. Justifica.
3. c) À saída da curva, o mesmo automóvel acelera num troço retilíneo. Indica as componentes não nulas da aceleração nessa situação. Justifica.
4. d) Ao entrar na curva seguinte, o automóvel trava. Representa, no teu caderno, as componentes da aceleração do automóvel nessa situação.

Cada componente da aceleração está associada a um efeito diferente sobre o vetor velocidade.

1. a) Num movimento retilíneo com rapidez variável, qual das componentes da aceleração é nula? Justifica.
2. b) Explica o que aconteceria à trajetória de um automóvel se, a meio de uma curva, a componente normal da sua aceleração se anulasse subitamente.
3. c) Completa as frases: «A componente tangencial da aceleração está associada à variação do __ da velocidade; a componente normal está associada à variação da ____ da velocidade.»

Uma criança balança-se num baloiço. O assento descreve um arco de circunferência entre os pontos mais altos, como o ponto A, passando pelo ponto mais baixo, B, como se mostra na figura. Despreza a resistência do ar.

1. a) No ponto A, o módulo da velocidade anula-se instantaneamente. Indica o valor da componente normal da aceleração nesse instante e justifica com base na expressão $a_n = \frac{v^2}{r}$.
2. b) No ponto A, a componente tangencial da aceleração também é nula? Justifica, pensando no que acontece ao módulo da velocidade da criança imediatamente a seguir.
3. c) No ponto B, o módulo da velocidade é máximo. Indica, justificando, se a componente tangencial da aceleração é nula nesse instante.
4. d) Indica em qual dos pontos, A ou B, a aceleração é puramente tangencial e em qual é puramente normal.

Analisa cada uma das afirmações seguintes sobre as componentes da aceleração, indicando se é verdadeira ou falsa e justificando a tua resposta.

1. a) «Num movimento curvilíneo uniforme, a aceleração é nula, porque o módulo da velocidade é constante.»
2. b) «Se, num dado instante, a componente tangencial da aceleração for nula, então o movimento é uniforme.»
3. c) «Num movimento retilíneo, a componente normal da aceleração é sempre nula.»
4. d) «Quando um automóvel trava ao descrever uma curva, a sua aceleração tem componentes tangencial e normal não nulas.»