Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 5.1 - Ex. 75
Uma pedra de é rodada por um círculo horizontal na ponta de uma corda longa de . A pedra leva para fazer cada revolução completa. Determine o ângulo que a corda faz com a horizontal.
Passo 1
Vamos desenhar um esquema simples das forças que agem sobre a pedra:
A ideia é que a pedra gire apenas em um plano horizontal, por isso queremos que haja equilíbrio na vertical.
Falta encontrar a força .
Passo 2
A componente horizontal de é a força centrípeta que mantém a trajetória circular da pedra, então:
E podemos calcular a velocidade a partir do período :
Mas o raio da trajetória circular da pedra não é igual ao comprimento da corda:
Então:
Passo 3
Agora é só substituir na fórmula que encontramos lá em cima:
Resposta
A corda faz um ângulo de .
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