Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 12.Problemas Adicionais - Ex. 60
Na Figura um pacote de massa está pendurado em uma corda que, por sua vez, está presa à parede através da corda e ao teto através da corda . A corda faz um ângulo com a horizontal; a corda faz um ângulo . (a) Para que valor de a tensão da corda é mínima? (b) Qual é a tensão mínima da corda , em múltiplos de ?
Passo 1
Vamos começar desenhando a situação:
Vamos começar decompondo as componentes horizontais dos vetores, e usando a condição de equilíbrio:
E as componentes verticais, também pela condição de equilíbrio:
Passo 2
Com essas duas equações, chegamos ao seguinte sistema:
Como queremos saber qual valor de minimiza a tensão , vamos tentar isolar essa grandeza.
Começamos isolando na primeira equação:
E agora substituindo isso na segunda:
E assim fica:
Passo 3
Falta agora achar o valor de que minimiza essa função:
Plotando um gráfico dessa função:
O ponto mínimo tem abcissa , que equivale a .
Passo 4
Por fim, para responder qual é a tensão mínima da corda, basta calcular quando .
E não precisamos saber a massa, já que o enunciado pede a resposta em unidades de .
Pronto!
Resposta
(a)
(b)