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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 14.Problemas Desafiadores - Ex. 94

Uma pedra com massa m = 3,0   k g é pendurada no teto de um elvador com uma corda leve. A pedra está totalmente imersa na água de um balde apoiado no piso do elevador, porém a pedra não toca nem fundo nem as pareder do balde. a) Quando o elevador está em repouco, a tensão na corda é igual a 21,0 N. Calcule o colume da pedra. b) Deduza uma expressão para a tensão na corda quando o elevador está subindo com uma aceleração constante a   . Calcule a tensão na corda quandoo a = 2,50 m / s 2 de baixo para cima. c) Deduza umaexpressão para a tensão na corda quando o elevador está descendo com uma aceleração constante a . Calcule a tensão na corda quando a = 2,50 m / s 2 de cima para baixo. d) Qual é a tensão na corda quando o elevador está em queda livre com uma aceleração de cima para baixo igual a g?

Passo 1

Eaí galera, vamos lá!

Nesse exercício, vamos aplicar ∑ F y = m a y   na pedra.

No quadro acelerado, todas as quantidades que dependem de g (pesos, forças flutuantes, pressões de medida e, portanto, as tensões) podem ser substituídas por g   '   =   g   +   a , com a direção positiva sendo levada para cima.

Passo 2

  1. O volume V da pedra é dado por

    2. V = B ρ á g u a g = w - T ρ á g u a g = 3 k g 9,8 m s 2 - 21   N ( 1,00 × 10 3   k g / m 3 ) ( 9,8 m / s 2 ) = 8,57 × 10 - 4   m 3

    Passo 3

  2. A tensão é

    3. T = m g ' - B ' = m - ρ V g ' = T 0 g ' g

    Onde T 0 = 21   N

    g ' = g + a

    Para a = 2,50 m / s 2

    Assim,

    T = 21   N   9,8   + 2,50 9,8 = 26,4   N

    Passo 4

  3. Para a = - 2,5 m / s 2 :

    4. T = 21   N   9,8 - 2,50 9,8 = 15 , 6   N

    Passo 5

  4. Se a = - g :

g ' = 0

E

T = 0

A aceleração da água altera a força flutuante que ela exerce.

Resposta

  1. V = 8,57 × 10 - 4   m 3
  2. T = 26,4   N
  3. T = 15,6   N
  4. T = 0
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