O problema de uma esfera no plano inclinado: modelos e respectivas abrangências.

Abstract

O deslizamento de corpos em planos inclinados, em especial, a esfera que rola o plano inclinado é um problema corriqueiro na Física – a modelagem comumente estudada para essa situação leva em consideração que o torque responsável pelo movimento de rotação dessa esfera é proveniente da força de atrito estático entre a esfera e a superfície do plano. Entretanto, esse modelo falha em explicar o porque corpos rolando páram, uma vez que ao introduzir uma força de atrito para frear uma esfera, paradoxalmente, também é introduzido um torque que aumentaria a velocidade angular dessa esfera. Assim, o objetivo desse trabalho é investigar os limites da modelagem dos corpos que se movimentam sobre planos inclinados, principalmente, a esfera. Nesse contexto foram aplicados os pressupostos feitos por SILVEIRA em seu artigo “Potência de tração de um veículo automotor que se movimenta com velocidade constante”, essencialmente chegando a uma nova descrição desse movimento. Na tentativa de comparar os modelos foi utilizado um aparato experimental composto por uma rampa de madeira, sensores infravermelhos, uma placa arduino e o acelerômetro de um smartphone. Foi observado que, apesar do modelo de rolamento comumente visto possuir inconsistências sob determinadas condições, ainda descreve tal problema de maneira satisfatória.