Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 12.2 - Ex. 13
A Figura mostra as estruturas anatômicas da parte inferior da perna e do pé que estão envolvidas quando ficamos na ponta do pé,com o calcanhar levemente levantado,de modo que o pé faz contato com o chão apenas no ponto P.Suponha que , e o peso da pessoa é . Das forças que agem sobre o pé,quais são (a)o módulo e (b) o sentido(para cima ou para baixo) da força que o músculo da panturrilha exerce sobre o ponto ,e (c) o módulo e (d)o sentido (para cima ou para baixo) da força que os ossos da perna exercem sobre o ponto B?
Passo 1
(a)Vamos chamar de , e as forças verticais (consideradas como atuantes para baixo) nos pontos , e e de o peso da pessoa. Olhando primeiro o equilíbrio das forças atuantes sobre o corpo como um todo ( e ), temos, do equilíbrio vertical que .
Passo 2
Agora, olhando apenas para a perna, temos, do equilíbrio vertical, que:
Além disso, do famoso equilíbrio de torques considerado aqui com relação ao ponto B, temos:
Passo 3
De acordo com a segunda equação acima, temos:
Passo 4
(b)O sentido é para cima, pois encontrado acima é positivo.
Passo 5
(c)Substituindo o resultado encontrado em (a) na primeira equação, temos:
Passo 6
(d)Como encontrado acima é negativo, podemos perceber que essa força está orientada no sentido oposto ao estabelecido inicialmente. Então, ela está apontada para baixo.
Resposta
(a)
(b)Para cima
(c)
(d)Para baixo