Um pistão de alumínio de 2,5 kg está submetido à aceleração normal da gravidade, quando é aplicada uma força vertical ascendente de 25 N. Determine a aceleração do pistão.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um pistão de alumínio com massa de 2,5 , kg que está sujeito à aceleração da gravidade. Além disso, uma força vertical para cima de 25 , N é aplicada nesse pistão. Nosso objetivo aqui é determinar qual é a aceleração resultante desse pistão quando essa força é aplicada. Para resolver isso, vamos precisar usar a Segunda Lei de Newton, que relaciona força, massa e aceleração.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar qual é a Segunda Lei de Newton. Ela diz que a força resultante ( Fresu) que age sobre um objeto é igual à massa ( m) desse objeto multiplicada pela sua aceleração ( a):
Fresu

Passo 3

Agora, precisamos identificar todas as forças que estão atuando no pistão. Temos duas forças principais:
  1. A força gravitacional (peso) que puxa o pistão para baixo. Ela pode ser calculada usando a fórmula:
Fpeso = m times g
onde g é a aceleração da gravidade, aproximadamente 9,81 , m/s²².
  1. A força aplicada para cima, que já foi dada na questão: 25 , N.

Passo 4

Vamos calcular o peso do pistão:
Fpeso = 2,5 , kg times 9,81 , m/s² = 24,525 , N ²
Então, a força gravitacional que está puxando o pistão para baixo é de aproximadamente 24,525 , N.

Passo 5

Agora, vamos determinar a força resultante atuando no pistão. Como temos uma força para cima de 25 , N e uma força para baixo de 24,525 , N, a força resultante será:
Fresu
Essa força resultante está direcionada para cima.

Passo 6

Agora que temos a força resultante, podemos usar a Segunda Lei de Newton para encontrar a aceleração do pistão:
Fresu
Resolvendo para a:
a = Fresu²

Resposta

A aceleração do pistão é de 0,19 , m/s²² para cima.

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