Macaco e caçador - Monkey and hunter
"O macaco e o caçador" é uma demonstração de física frequentemente usada para ilustrar o efeito da gravidade no movimento do projétil . Nenhum macaco vivo é usado nas manifestações.
Os fundamentos do problema são declarados em muitos guias introdutórios à física . Em essência, o problema é o seguinte: um caçador com uma zarabatana sai na floresta para caçar macacos e vê um pendurado em uma árvore. O macaco libera o aperto no instante em que o caçador dispara sua zarabatana. Onde o caçador deve apontar para acertar o macaco?
Discussão
Para responder a esta pergunta, lembre-se que de acordo com a lei de Galileu , todos os objetos caem com a mesma aceleração constante da gravidade (cerca de 9,8 metros por segundo por segundo próximo à superfície da Terra), independentemente do peso do objeto. Além disso, os movimentos horizontais e verticais são independentes: a gravidade atua apenas sobre a velocidade vertical de um objeto , não sobre sua velocidade na direção horizontal. O dardo do caçador, portanto, cai com a mesma aceleração do macaco.
Suponha, por enquanto, que a gravidade não estava atuando. Nesse caso, o dardo seguiria em uma trajetória em linha reta a uma velocidade constante ( primeira lei de Newton ). A gravidade faz com que o dardo se desvie dessa trajetória em linha reta, fazendo uma trajetória que é na verdade uma parábola . Agora, considere o que acontece se o caçador mira diretamente para o macaco, e o macaco solta a mão no instante em que o caçador dispara. Como a força da gravidade acelera o dardo e o macaco igualmente, eles caem à mesma distância ao mesmo tempo: o macaco cai do galho da árvore e o dardo cai à mesma distância do caminho em linha reta que teria percorrido no ausência de gravidade. Portanto, o dardo sempre acertará o macaco, não importa a velocidade inicial do dardo, não importa a aceleração da gravidade.
Outra maneira de encarar o problema é por meio da transformação do referencial . Anteriormente, o problema foi declarado em um referencial no qual a Terra está imóvel. No entanto, para distâncias muito pequenas na superfície da Terra, a aceleração devido à gravidade pode ser considerada constante para uma boa aproximação. Portanto, a mesma aceleração g atua sobre o dardo e o macaco durante a queda. Transforme o referencial em um que seja acelerado para cima na quantidade g em relação ao referencial da Terra (o que significa que a aceleração do novo referencial em relação à Terra é - g ). Por causa da equivalência galileana , o campo gravitacional (aproximadamente) constante (aproximadamente) desaparece, deixando-nos apenas com a velocidade horizontal do dardo e do macaco.
Nesse referencial, o caçador deve apontar diretamente para o macaco, pois o macaco está parado. Como os ângulos são invariáveis sob as transformações dos referenciais, voltando ao referencial da Terra, o resultado ainda é que o caçador deve mirar diretamente no macaco. Embora esta abordagem tenha a vantagem de tornar os resultados intuitivamente óbvios, ela sofre de um leve defeito lógico de que as leis da mecânica clássica não são postuladas dentro da teoria como sendo invariáveis sob transformações para referenciais não inerciais (acelerados) (ver também o princípio da relatividade ).
Referências
links externos
- Uma explicação intuitiva: http://BrainExperiments.com/MonkeyAndHunter.aspx