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Pergunta

Se uma pessoa saltar de um comboio em movimento, o comboio deveria passar
por baixo dessa pessoa? A pessoa, ao cair, deveria ter-se deslocado uns
centímetros para trás, relativamente ao combóio. É isso que acontece?

Resposta

A velocidade de um corpo pode ser decomposta nas suas componentes
vertical e horizontal.

Se uma pessoa viaja num comboio que se desloca ao longo de uma linha
recta horizontal, com velocidade constante, e salta, na sua vertical, desloca-se depois com a mesma componente horizontal da velocidade do comboio, sendo a componente vertical da velocidade, em valor absoluto, primeiro,
decrescente (na subida), e, depois, crescente (na descida).

Consequentemente, a trajectória descrita é, na perspectiva de quem esteja no comboio, o conjunto de dois segmentos de recta verticais (na horizontal, a pessoa acompanha o comboio). Na perspectiva de quem esteja parado for a do comboio, a trajectória é uma parábola (também nesta perspectiva, a pessoa que salta acompanha o combóio, no seu deslocamento horizontal).

Assim, não é verdade que, para quem salta, o combóio se desloque por
baixo dos seus pés.

Este comportamento dos objectos foi descoberto por Galileu, experimentalmente e imaginando experiências fictícias, e ficaria a ser conhecido como "lei da inércia". É também a primeira das três leis de Newton, que se pode enunciar assim: "um corpo que não está sujeito a forças externas mantém a sua velocidade inalterada". Se está em repouso, permanece em repouso; se está em movimento com uma velocidade constante (incluindo direcção e sentido), mantém essa velocidade constante. Esta lei pode aplicar-se também a cada uma das componentes das forças e da velocidade.

No caso do combóio, há uma força a actuar na pessoa que salta (a força
gravítica), mas essa força só tem componente vertical, de modo que a
componente horizontal da velocidade se mantém constante.