Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.Problemas Adicionais - Ex. 92
Se a massa-padrão de é acelerada por apenas duas forças, e , qual é a força resultante (a) em termos dos vetores unitários e em termos (b) do módulo e (c) do ângulo em relação ao sentido positivo do eixo ? Quais são (d) o módulo e (e) o ângulo de ?
Passo 1
(a) Para encontrar a força resultante em termos dos vetores unitários, precisamos somar as duas forças que foram dadas no enunciado:
Passo 2
(b) Agora podemos calcular o módulo desse vetor:
(c) E para calcular o ângulo que ele forma com o eixo positivo, só precisamos lembrar da definição da tangente:
E esse sinal negativo indica que esse é o ângulo formado no sentido horário.
Passo 3
(d) Para calcular o módulo da aceleração , temos que lembrar da segunda lei de Newton:
Agora vamos tirar o módulo dos dois lados:
E como a massa é :
Passo 4
(e) Para determinar o ângulo de , temos que voltar a pensar nela como vetor:
Perceba que é igual ao vetor da força resultante dividido por um escalar positivo.
Isso quer dizer que a direção e o sentido de são os mesmos que de , então o ângulo que forma com o eixo também é
Resposta
(a) .
(b) O módulo da força resultante é .
(c) O ângulo que a força resultante forma com semieixo positivo é .
(d) O módulo da aceleração é .
(e) O vetor aceleração forma um ângulo de com o semieixo positivo.