Um balde com água pesando 4,8 k g é acelerado de baixo para cima por uma corda de massa desprezível cuja tensão de ruptura é igual a 75 N .

  1. Desenhe um diagrama de força do corpo livre para o balde. Em termos das forças sobre o seu diagrama, qual é a força resultante sobre o balde?
  2. Aplique a segunda lei de Newton para o balde e calcule a aceleração máxima de baixo para cima que o balde pode ter sem que a corda se rompa.

Passo 1

Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos diz que um balde com água tem massa m = 4,8 k g e é acelerado de baixo para cima por uma corda de massa desprezível cuja tensão de ruptura é igual a T = 75 N .

Queremos fazer um diagrama de corpo livre do balde, ou seja, temos que desenhar e analisar tooodas as forças em todas as direções que estão atuando nele.

Com isso, poderemos calcular a força resultante.

Também queremos aplicar a segunda lei de Newton para o balde a fim de calcular a aceleração máxima de baixo para cima que o balde pode ter sem que a corda se rompa.

Bora lá!! 😉

Passo 2

Bom... temos duas forças agindo sobre o balde:

A força peso: vertical para baixo de módulo igual a P = m g ;

A força tensora da corda: vertical para cima de módulo igual a T .

A força peso está em verde e a força tensora está em vermelho:

Como o balde acelera de baixo para cima, então temos uma força resultante no mesmo sentido, de baixo para cima, representado pelo vetor em roxo.

Essa força resultante F r e s é dada por:

F r e s = T - P

Passo 3

A aceleração máxima é quando a força de tensão aplicada for máxima.

A força de tensão máxima vale 75 N e a força peso tem módulo igual a

P = m ⋅ g

P = 4,8 ⋅ 9,8

P = 47,04 N

Então, aplicando a segunda lei de Newton na direção vertical, temos:

T - P = m ⋅ a

75 - 47,04 = 4,8 a

a = 27,96 4,8 = 5,82 m / s 2

Assim a aceleração máxima é 5,82 m / s 2 .

Resposta

F r e s = T - P

a = 5,82 m / s 2

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