Outros modelos

Vamos ver o que sucede se nos restringirmos a curvas que "não voltem para trás", em particular curvas que não tenham dois pontos diferentes numa mesma vertical. Para tal, substituímos a geratriz rectilínea do cone por uma curva levemente ondulada (aplicação 2).

 

Aplicação 2

Neste novo exemplo, há dois pontos de equilíbrio. Notemos que há um intervalo no qual o sinal da resultante (gráfico a verde) é positivo, sendo negativo à esquerda e à direita dele. Isso é traduzido na figura à esquerda pelas cores da geratriz nas diferentes regiões e pelas setas. A observação dessas setas permite detectar a natureza diferente dos equilíbrios correspondentes aos dois pontos de mudança de cor: enquanto no primeiro, pontos próximos tendem a afastar-se (equilíbrio instável), no segundo, pontos próximos tendem a aproximar-se (equilíbrio estável). Escolhendo um modelo análogo, mas usando uma curva com maior número de ondulações (ver figura 8), é possível aumentar o número de pontos de equilíbrio (estáveis e instáveis).

Figura 8

O quadro da figura 9 ilustra o comportamento do mesmo cone ondulado girando a diferentes velocidades angulares (por ordem crescente): 0.3, 1, 8, 20, tendo a velocidade angular ilustrada na figura 8 o valor de 3.7.

Figura 9

E finalmente a figura 10 mostra a superfície de revolução gerada pela curva ondulada.

Figura 10

Observemos que na geratriz da figura 8 há alternadamente patamares mais próximos da horizontal e escarpas íngremes mais próximas da vertical. Nas escarpas o efeito da força giratória é fortemente diminuído e nos patamares diminui o da gravidade. No exemplo em causa, para a velocidade angular envolvida, o sentido da força resultante muda no início e no fim das escarpas, e um equilíbrio é estável no início e instável no fim de cada escarpa.

Página seguinte