Em um sistema formado por 6 partículas de massas iguais posicionadas nos vértices de um hexágono. a posicâo do centro de massa é o centro do hexágono. Se duas partículas em 2 vértices opostos cìo suhstituidas por outras duas, cada uma com o dobro da massa inicial, o centro de masra do siftema es deslocado.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá pedindo. Temos um sistema com 6 partículas de massas iguais, todas colocadas nos vértices de um hexágono regular. O centro de massa desse sistema tá no centro do hexágono. Agora, se a gente substituir duas partículas que estão em vértices opostos por outras duas, cada uma com o dobro da massa inicial, a pergunta é: o centro de massa do sistema vai se deslocar?
Pra resolver isso, vamos precisar entender o que é o centro de massa e como ele é calculado. O centro de massa é como o “ponto médio” onde toda a massa do sistema parece estar concentrada. A gente vai precisar usar as coordenadas das partículas e calcular o novo centro de massa após a substituição das massas.
Passo 2
Primeiro, vamos definir um sistema de coordenadas para facilitar os cálculos. Vamos imaginar que o hexágono está centrado na origem (0,0) e que cada vértice está igualmente espaçado ao redor do centro. Assim, as posições dos 6 vértices podem ser representadas em coordenadas cartesianas.
Se considerarmos que o raio do hexágono é
, as coordenadas dos vértices serão:
Passo 3
Agora, vamos calcular o centro de massa inicial do sistema. Como todas as partículas têm a mesma massa
e estão distribuídas simetricamente, o centro de massa está na origem (0,0). Mas vamos confirmar isso usando a fórmula do centro de massa:
Como todas as massas são iguais e simétricas, as somas de
e
vão cancelar, resultando em
e
.
Passo 4
Agora, vamos fazer a substituição das duas partículas em vértices opostos por novas partículas com o dobro da massa. Vamos supor que substituímos as partículas em
e
. Então, as massas nesses vértices passam de
para
.
As novas massas e posições são:
Passo 5
Vamos recalcular o centro de massa com as novas massas. Usando a mesma fórmula:
Fazendo o mesmo para
:
Resposta
O centro de massa do sistema não se desloca; ele continua no centro do hexágono.
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, onde
e
. O vetor força que esse potencial faz sobre a partícula, quando csta se encontra cm
. Acima,
Joule,
metro
Newton.
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