Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 5.1 - Ex. 122
Você está fazendo voar um aeromodelo de de massa, preso a um cordão horizontal. O avião deve voar em um círculo horizontal de de raio, (Suponha o peso do avião compensado pela força de sustentação para cima que o ar exerce sobre as asas.) O avião deve realizar volta em cada . (a) Encontre a
rapidez com que o avião deve voar. (b) Encontre a força exercida sobre sua mão enquanto você segura o cordão (considerado sem massa).
Passo 1
A força exercida em sua mão enquanto você segura a corda é a força de reação à tensão na corda e, portanto, tem a mesmo magnitude. A velocidade do avião pode
ser calculado a partir dos dados relativos do raio do seu caminho e o tempo que leva para fazer uma revolução. A aplicação da segunda lei de Newton nos dará a tensão na corda. Olha o diagrama de forças abaixo:
Passo 2
Item (a)
A expressão da velocidade do avião em termos da circunferência realizada no voo é:
Isto é, a velocidade é a razão entre o comprimento da circunferência sobre o período. Substituindo pelos valores numéricos:
Passo 3
Item (b)
Aplicando a Segunda Lei de Newton no eixo x:
Como o avião descreve uma trajetória circular, então a força é a força centrípeta, então:
Substituindo por valores numéricos: