Um pistão de alumínio de
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
que está sujeito à aceleração da gravidade. Além disso, uma força vertical para cima de
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 (
) que age sobre um objeto é igual à massa (
) desse objeto multiplicada pela sua aceleração (
):
Passo 3
Agora, precisamos identificar todas as forças que estão atuando no pistão. Temos duas forças principais:
- A força gravitacional (peso) que puxa o pistão para baixo. Ela pode ser calculada usando a fórmula:
onde
é a aceleração da gravidade, aproximadamente
.
- A força aplicada para cima, que já foi dada na questão:
.
Passo 4
Vamos calcular o peso do pistão:
Então, a força gravitacional que está puxando o pistão para baixo é de aproximadamente
.
Passo 5
Agora, vamos determinar a força resultante atuando no pistão. Como temos uma força para cima de
e uma força para baixo de
, a força resultante será:
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:
Resolvendo para
:
Resposta
A aceleração do pistão é de
para cima.