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Exercícios Resolvidos de Energia Cinética de Rotação

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Enunciado

UFJF, Sem Campus, Física 1, AV3 - 2022.2, Questão 4

Três forças são aplicadas a uma roda com raio igual a 0,35 m, conforme mostra a figura. Uma força é perpendicular à borda, outra é tangente a ela e a outra forma um ângulo de 40º com o raio. Qual é o torque resultante da roda produzido por essas três forças em relação a um eixo perpendicular à roda e que passa através de seu centro?

Passo 1

Olá meu amigo, tudo bem? Yuri aqui e vamos para resolução dessa querida questão de física? Para resolver esse problema iremos usar a relação τ = F l com l = r sin ⁡ φ para calcular a magnitude de cada torque e usado a regra da mão direita para determinar a direção de cada torque. Então iremos somar os torque e assim encontrarmos o torque total. Torque no sentido anti-horário serão considerados positivos.

Passo 2

Para a força F 1 = 11,9   N r = 0

Para a força F 2 = 14 ,   N   : r = 0,350   m   e   φ = 40 º

Para a força F 3 = 8,50   N   : r = 0.350   e   φ = 90 º

Então,

τ 1 = F 1 sin ⁡ φ

τ 1 = 0

E

τ 2 = - F 2 r sin ⁡ φ

τ 2 = - 14,6 0.350 sin ⁡ 40 º = - 3,285   N ∙ m

E

τ 3 = F 3 r sin ⁡ φ

τ 3 = F 3 r sin ⁡ φ

τ 3 = 8,50 0,350 sin ⁡ 90 º = 2,975   N ∙ m

Passo 3

O torque total é o somatório dos torques

τ = 0 - 3,285 + 2,975

= - 0,31   N ∙ m

Resposta

= - 0,31   N ∙ m

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