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Debate com o professor – Cinemática no elevador

(CEFET-CE) Um elevador de bagagens sobe com velocidade constante de 5m/s. Uma lâmpada se desprende do teto do elevador e cai livremente até o piso do mesmo. A aceleração local da gravidade é de 10m/s². O tempo de queda da lâmpada é de 0,5s. Determine a altura aproximada do elevador. 

Pelos meus conhecimentos… como o elevador está com velocidade constante(a=0), desconsiderei o movimento do elevador e fiz como se o mesmo estivesse parado. Observe:

Calculei a velocidade final da lâmpada
v = v0 + g.t
(v0 = 0)
v = 10 . 0,5
v = 5m/s
Depois apliquei Torricelli:
v² = v0² + 2.a.delta(S)
5² = 2.10.?S
delta (S) = 25/20
delta (S) = 1,25m [resposta]

…mas meu professor fez de outra forma(fez a lâmpada subindo c/ o elevador e depois caindo) que somente quem tem boa afinidade c/ física conseguiu acompanhar e deu o mesmo resultado. Então falei minha resolução ele disse que eu estava errado… daí iniciamos uma discussão(amigável claro!) sobre o seguinte ponto teórico:

Minha opinião: Se a velocidade do elevador é constante(a=0) posso desconsiderar o movimento do elevador nessa questão. E complementei dizendo que só vai influenciar se a aceleração do elevador for diferente de zero.

Opinião dele: Essa velocidade constante influencia na velocidade e no tempo de queda da lâmpada e se a aceleração do elevador for diferente de zero influencia ainda mais.

*Como e com que embasamento teórico eu posso contra-argumentar e convencê-lo da minha opinião?(caso você ache que estou certo)

Pergunta originalmente feita em http://br.answers.yahoo.com/question

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Este elevador é para baixinhos! ?

O teu raciocínio é absolutamente correto pois estás resolvendo o problema no sistema de referência do elevador, ou seja, estás invocando a RELATIVIDADE DOS MOVIMENTOS, ou usando o princípio de que QUALQUER MOVIMENTO É RELATIVO A UM DETERMINADO SISTEMA DE REFERÊNCIA. Compreendeste muito bem a RELATIVIDADE GALILEANA!! A velocidade inicial da lâmpada, NO SISTEMA DE REFERÊNCIA DO ELEVADOR, é nula. No SISTEMA DE REFERÊNCIA DA TERRA ela é 5 m/s.

Aliás, nós, na Terra, estamos em um “elevador” que se desloca com grande velocidade em relação ao Sol (e adicionalmente também está acelerado); entretanto, quando resolvemos um problema como esse, sequer cogitamos de o resolver no SISTEMA DE REFERÊNCIA do Sol. Estamos errados em assim proceder? De fato não estamos errados, pois invocamos a RELATIVIDADE DOS MOVIMENTOS licitamente: adotamos a Terra como sistema de referência e expressamos todas as grandezas cinemáticas em relação a ela.

Adicionalmente cabe uma consideração: mesmo que o elevador estivesse acelerado, poderias resolver o problema (que é estritamentente cinemático) no sistema de referência do elevador, desde que utilizasses a aceleração relativa da lâmpada ao elevador. Por exemplo, se o elevador tem uma aceleração, para baixo, de 2 m/s2 no sistema de referência da Terra, a aceleração de queda da lâmpada, no sistema de referência do elevador, é 8 m/s2.

Parabéns! Gostaria de que todos os meus alunos compreendessem como tu consegues entender a RELATIVIDADE DOS MOVIMENTOS!! Adicionalmente também mereces congratulações por expressar claramente teus pensamentos em forma escrita, o que é raro hoje em dia.

Outra questão relacionada ao tema:

Por que não sentimos o movimento da Terra em relação ao Sol?

Diversas postagens sobre cinemática em Cinemática.

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Um comentário em “Debate com o professor – Cinemática no elevador

  1. É interessante perceber que nessa configuração de velocidade constante na mesma direção o professor falha no entendimento da relatividade galileana. Será que ele também não conseguiria em uma situação de queda livre em um barco tal como discutido por Giordano Bruno e Galileu? Creio que não. Me parece ser mais fácil ou comum quando a velocidade é na horizontal… Eu acho que comecei a entender melhor a Relatividade galileana quando li o que Huygens fez com choques de pêndulos. Aquilo que fez é maravilhoso. Ver que dois pêndulos de velocidades -1 e 1 logo antes do choque é a mesma coisa que 0 e 2. Será que sem essa ideia matematizada por Huygens, haveria uma dinâmica? O que me parece incrível é o quão poderoso pode ser o uso versátil da Relatividade galileana e o quão ausente ele pode ser das aulas de ensino médio e da graduação. Na minha formação inicial, foram quase inexistentes os momentos em que eu poderia ter desenvolvido habilidades para o uso do princípio de Relatividade galileana.

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