Mestre Panda

Dificuldade: média

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Num museu de ciência, há um módulo interativo, constituído por um cilindro com uma base móvel, que permite aos utilizadores experienciarem acelerações de módulo superior ao da aceleração gravítica à superfície da Terra, $g$.

A Figura 1 representa o módulo interativo com um utilizador encostado à parede interior do cilindro. O cilindro, de raio $r$, inicia a rotação em torno do eixo central e vertical, $y$, até atingir a velocidade angular pretendida; nesse instante, a base móvel desce, mas o utilizador permanece encostado à parede interior rugosa, sem cair, devido à força de atrito.

Admita que o utilizador pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).

Considere um intervalo de tempo, durante a realização da experiência, em que o movimento do utilizador é circular e uniforme.

Questão:

Qual das expressões seguintes permite calcular o módulo da velocidade angular do cilindro, de modo a transmitir ao utilizador uma aceleração centrípeta três vezes superior a $g$?

Fonte: Exame Física e Química A - 2025, 1ª Fase - Grupo 1 Exercício 1.2.2

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