Enunciado

Se a massa-padrão de 1   k g é acelerada por apenas duas forças, F → 1 = 3,0   N i ^ + 4,0   N j ^ e F → 2 = - 2,0   N i ^ + - 6,0   N j ^ , qual é a força resultante F → r e s (a) em termos dos vetores unitários e em termos (b) do módulo e (c) do ângulo em relação ao sentido positivo do eixo x ? Quais são (d) o módulo e (e) o ângulo de a → ?

Passo 1

(a) Para encontrar a força resultante em termos dos vetores unitários, precisamos somar as duas forças que foram dadas no enunciado:

F → r e s = F → 1 + F → 2

F → r e s = 3,0   i ^ + 4,0   j ^ + - 2,0   i ^ - 6,0   j ^

F → r e s = 1,0   i ^ - 2,0   j ^   N

Passo 2

(b) Agora podemos calcular o módulo desse vetor:

F r e s = 1,0 2 + - 2,0 2

F r e s = 2,2   N

(c) E para calcular o ângulo que ele forma com o eixo x positivo, só precisamos lembrar da definição da tangente:

tan ⁡ θ = - 2,0 1,0

θ = - 63,4 °

E esse sinal negativo indica que esse é o ângulo formado no sentido horário.

Passo 3

(d) Para calcular o módulo da aceleração a → , temos que lembrar da segunda lei de Newton:

F → r e s = m a →

Agora vamos tirar o módulo dos dois lados:

F r e s = m a

E como a massa é m = 1 k g :

2,2 = 1 a

a = 2,2   m / s 2

Passo 4

(e) Para determinar o ângulo de a → , temos que voltar a pensar nela como vetor:

F → r e s = m a →         ⇒         a → = F → r e s m

Perceba que a → é igual ao vetor da força resultante dividido por um escalar positivo.

Isso quer dizer que a direção e o sentido de a → são os mesmos que de F → r e s , então o ângulo que forma com o eixo x também é θ = - 63 °

Resposta

(a) F → r e s = 1,0   i ^ - 2,0   j ^   N .

(b) O módulo da força resultante é 2,2   N .

(c) O ângulo que a força resultante forma com semieixo x positivo é - 63 ° .

(d) O módulo da aceleração é 2,2   m / s 2 .

(e) O vetor aceleração forma um ângulo de - 63 ° com o semieixo x positivo.

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