4. Considere uma vasilha semiesférica de raio R (conforme a figura acima à direita). Um cubo de gelo de massa m cai da borda da vasilha (desconsidere o atrito).

c) Qual a força que a vasilha exerce sobre o cubo de gelo quando este passa pelo fundo da vasilha?

Passo 1

Iae, como vai? Essa questão está difícil, né? Fique tranquilo que vamos tentar te ajudar. 😎👍

Nessa questão a situação é a seguinte: temos uma vasilha semiesférica de raio R e na borda dessa vasilha cai um cubo de gelo de massa m . Nessa situação queremos saber qual é a força que a vasilha exerce sobre o cubo de gelo no momento em que o cubo passa pelo fundo da vasilha.

Lembra como fazemos isso? 🤔

Em outras palavras, queremos obter a força normal sofrida pelo cubo no instante em que o cubo passa pelo ponto mais baixo da vasilha.

Preparado? Bora começar! 😉

Passo 2

Anteriormente, vimos quais as forças que atuam no cubo no momento em que ele passa no fundo da vasilha.

Como o sistema está em equilíbrio, podemos dizer que o somatório das forças que atuam para cima é igual ao somatório das forças que atuam para baixo, ou seja, a força peso P é igual a soma da força normal N com a força centrípeta F c

P = N + F c

N = P - F c

Sabemos que a força peso é dada por

P = m g

Já a força centrípeta por

F c = m V 2 R

Lembra disso? 👀

Passo 3

Substituindo na equação do problema, temos

N = P - F c

N = m g - m V 2 R

Anteriormente, vimos que a velocidade do cubo de gelo nesse instante é dada por

V = 2 g R

Substituindo em N

N = m g - m 2 g R 2 R

N = m g - m 2 g R R

N = m g - 2 m g

N = - m g

E todos viveram felizes para sempre. Fim! 😉 Entendeu tudo? Responde Aí

Resposta

N = - m g

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