Anteriormente, vimos o seguinte arranjo experimental: nele, um corpo de massa 2 kg preso a um fio de comprimento 20 cm está sobre uma mesa plana, horizontal e lisa. A intensidade do campo gravitacional é 10 n/kg. Admita que esse corpo se encontre em movimento circular uniforme com velocidade de 2 m/s. Qual a intensidade da tração aplicada pelo fio no bloco? a 40 n b 60 n c 80 n d 100 n e 200 n
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de física sobre movimento circular uniforme. O cenário é o seguinte: um bloco de 2 kg está preso a um fio de 20 cm de comprimento e está se movendo em círculo com uma velocidade de 2 m/s sobre uma mesa lisa (sem atrito). Queremos descobrir qual é a força de tração no fio. Para resolver isso, vamos precisar entender sobre força centrípeta e como calcular a tensão no fio.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as forças envolvidas. Como a mesa é lisa, a única força que está puxando o bloco em direção ao centro do círculo é a tensão no fio, que fornece a força centrípeta necessária para manter o movimento circular.
Passo 3
A força centrípeta ($ F_c $) é a força que mantém o objeto em movimento circular. A fórmula para calcular a força centrípeta é:
Onde:
- $ m $ é a massa do objeto (2 kg),
- $ v $ é a velocidade (2 m/s),
- $ r $ é o raio da trajetória (comprimento do fio, 0,20 m).
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores na fórmula:
Passo 5
Portanto, a força centrípeta necessária para manter o bloco em movimento circular é de 40 N. Essa força é fornecida pela tensão no fio, já que não há outras forças agindo na horizontal.
Resposta
A intensidade da tração aplicada pelo fio no bloco é de 40 N. Opção a).