Um pequeno bloco de massa
, preso à extremidade de um fio, descreve, sobre uma mesa horizontal e perfeitamente lisa, um movimento circular de raio
, com velocidade escalar constante
. Determine a intensidade da força de tração que o fio exerce no bloco.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um bloco de massa
preso a um fio de comprimento
. Esse bloco está fazendo um movimento circular na mesa, que tá super lisa, com velocidade constante
. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a força de tração que o fio está exercendo no bloco. Para isso, vamos usar conceitos de movimento circular uniforme e força centrípeta.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que quando um objeto faz um movimento circular uniforme, ele precisa de uma força que puxe ele para o centro do círculo. Essa força é chamada de força centrípeta. No nosso caso, essa força vem do fio que está preso ao bloco. A fórmula para a força centrípeta (
) é:
Aqui,
é a massa do bloco,
é a velocidade e
é o raio da trajetória.
Passo 3
Vamos substituir os valores que a gente tem na fórmula. A massa
, a velocidade
e o raio
. Então:
Passo 4
Agora, vamos calcular o que tá dentro do parênteses primeiro. Elevando a velocidade ao quadrado:
Substituindo de novo na fórmula:
Passo 5
Multiplicando a massa pela velocidade ao quadrado:
Agora, dividimos pelo raio:
Resposta
A força de tração que o fio exerce no bloco é de 72,0 newtons.
Exercícios relacionados
Um veículo de 1.000 kg percorre com velocidade de 90
uma curva de raio
m. A estrada é sobrelevada, isto é, sua margem externa é mais elevada em relação à margem interna. Adote
. Determine a tangente do ângulo de sobrelevação da pista para que a segurança do veículo na curva não dependa do atrito.
Atrito em um elevador. Você está dentro de um elevador que está indo para o décimo oitavo andar do seu prédio. O elevador sobe com uma aceleração
. Ao seu lado está uma caixa contendo seu computador novo; a massa total da caixa com o conteúdo é de
. Enquanto o elevador está acelerando, você empurra a caixa horizontalmente com velocidade constante para a porta do elevador. Se o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o piso do elevador e
, qual é o modulo da forca que você deve aplicar?
Considere um cilindro vertical de raio
girando em torno de seu eixo. Uma pessoa no seu interior está encostada na parede interna. O coeficiente de atrito entre sua roupa e a parede do cilindro é
. O cilindro começa a girar com velocidade angular
. Quando essa velocidade atinge determinado valor, o piso horizontal do cilindro é retirado e a pessoa não escorrega verticalmente. Esse aparelho existe em parques de diversões e é conhecido por rotor. Adote
. Determine o menor valor da velocidade angular
para ocorrer o fenômeno descrito.
Escreva os números abaixo em notação científica no formato
:
(a) 375,4
(a) 375,4