Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 12.5 - Ex. 19
Uma viga homogênea de de comprimento e de peso está suspensa horizontalmente. No lado esquerdo está presa a uma parede por uma dobradiça; no lado direito é sustentada por um cabo pregado na parede a uma distância acima da viga. A tensão de ruptura do cabo é . (a) Que valor de corresponde a essa tensão? (b) Para que o cabo não se rompa, deve aumentar ou diminuir em relação a esse valor?
Passo 1
(a) Você já deve ter percebido a importância de se analisar, antes de tudo, todas as forças atuantes sobre um sistema. Vamos fazer isso aqui, focando em duas forças: que o cabo exerce sobre a viga e o seu peso.
Passo 2
Focamos nessas duas forças apenas pos iremos analisar agora o equilíbrio dos torques com relação ao ponto de fixação da viga na parede vertical (indicada em azul). O equilíbrio dos torques nos leva a, considerando a tensão de ruptura:
Então, temos:
Disso, temos que
Passo 3
Perceba que, além disso, a relação entre e o comprimento da viga é dada por
Então podemos encontrar por meio do valor da tangente encontrado no passo anterior:
Passo 4
(b) Vamos olhar para a expressão analisada no passo 1:
Isolando , temos:
Perceba que se nós aumentamos o , aumentamos consequentemente o valor de . Mas isso ocorre às custar da diminuição do valor de , pois ela está no denominador da fração acima. Então, podemos concluir que para que o cabo não se rompa, devemos aumentar o valor de .
Resposta
(a)
(b)Aumentar