A física de ir rápido – mas não muito rápido – em um escorregador gigante

Realmente, a única diferença é que este é um caminho de curva descendente com o centro desta curva circular abaixo do slide em vez de acima. (Mais uma vez, a forma de C cinza representa o caminho do ciclista no escorregador e a trajetória circular de seu corpo, e o ponto é o centro do círculo.) Isso significa que a aceleração centrípeta também está na direção descendente e em direção o centro do círculo.

Como a aceleração mudou de direção, a força normal (N) deve ser menos do que o componente radial da força gravitacional, que está puxando a pessoa para baixo em direção à Terra. O que acontece quando a força normal diminui?

Lembre-se de que, para fazer um ciclista se mover em um caminho circular, é necessário que haja uma força resultante apontando para o centro do círculo, que é descendente para um escorregador curvado para baixo. Como a força de atrito é sempre tangente à trajetória de deslizamento, essa força radial líquida, que chamamos de força centrípeta, é composta pela força normal (empurrando) e uma componente da força gravitacional (puxando para o centro).

Se a velocidade do ciclista for lenta o suficiente, você não precisará de uma força centrípeta muito grande para movê-los em um círculo. A componente da força gravitacional por si só poderia ser suficiente para alcançá-lo. A força normal do slide pode ser apenas um pequeno valor empurrando.

Se a velocidade do ciclista ficar muito rápida, então a força gravitacional por si só não seria suficiente para produzir o movimento circular. Você precisaria da força normal para também puxe para o centro do círculo. Mas os slides não fazem isso: eles apenas afastam. Isso significa que o humano deslizante não se moveria realmente em um círculo, mas ao longo de uma trajetória parabólica à medida que deixa a superfície do escorregador e fica no ar – pelo menos por um curto período de tempo, até colidir de volta no escorregador. Foi o que aconteceu com os pilotos de slides de Detroit.

Vamos modelar o movimento de uma pessoa em um escorregador curvado para baixo. Vou começar com um piloto no topo de uma curva. Você pode ver que em algum momento a pessoa sai voando da pista e se torna um projétil em queda livre:

Vídeo: Rhett Alain

A velocidade da pessoa quando ela começa a pedalar é importante. Se uma pessoa iniciar a curva descendente com uma velocidade alta o suficiente, ela sairá da pista – mas o valor exato da velocidade que fará com que a pessoa saia da pista depende do ângulo inicial e final da curva do slide.

Se você quiser manter seus pilotos no escorregador, você precisa aumentar o coeficiente de atrito entre eles e o escorregador. No final, o Departamento de Recursos Naturais de Michigan, que administra o Belle Isle Park, postou um vídeo no Facebook explicando as atualizações que eles fizeram: “Nós esfregamos a superfície e começamos a borrifar um pouco de água no escorregador entre os passeios para ajudar a controlar a velocidade”, escreveram. Eles também pedem aos passageiros que se inclinem para frente – o que um funcionário do parque demonstra no vídeo.

Por que água? A água é realmente meio pegajosa, então apenas adicionar um pouco dela pode aumentar o atrito devido à sua natureza coesa. (É claro que adicionar o suficiente para criar um toboágua completo pode reduzir o atrito e tornar o ciclista ainda mais rápido – mas isso levaria um tempo muito Mais água.)

Inclinar-se para frente pode ajudar a garantir que o peso de cada ciclista esteja no saco de pano em suas pernas. Os sacos são feitos de serapilheira, que é áspero e fornece algum atrito – e como todos os ciclistas precisam usar esses sacos, isso cria uma superfície mais consistente e conhecida do que qualquer roupa que os ciclistas estejam vestindo. Pedir que eles se inclinem para frente garante que a estopa esteja em contato com o escorregador, não com o material que compõe a camisa da pessoa – que é o que aconteceria se ela se inclinasse para trás.

Se os operadores do parque quiserem ser ainda mais criativos, outra opção seria fazer os passageiros deslizarem enquanto usam algo diferente daqueles sacos de estopa – talvez algo com um pouco de borracha para aumentar a interação de atrito. Também é possível que uma camada de tinta aumente o coeficiente de atrito.

Feliz deslizamento!

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