Enunciado

Um fio longo está pendurado verticalmente e sujeito à ação do seu próprio peso. Calcular o maior comprimento que poderá ter sem causar rompimento se for de

a aço e sendo a tensão de ruptura de 240 k g f / m m 2 .

b alumínio, tendo tensão de ruptura de 40 k g f / m m 2 .

(Nota. O peso específico do aço é 8   g f / c m 3 e o do alumínio 2,7   g f / c m 3 , aproximadamente)

Passo 1

E aí meus querid@s, tudo bom com vocês? Simbora pra mais uma questãozinha?

Se liguem só, meus amigos. Primeiro de tudo vamos desenhar a situação retratada no problema de modo a facilitar nossa interpretação vamos imaginar a situação problema da seguinte forma, como se ilustra a seguir

Foi nos fornecido a peso específico para cada uma das situações, devemos nos lembrar que essa propriedade do material pode ser descrita como sendo

γ = P V

Onde P vai ser a carga que tá tracionando o fio e V o volume do mesmo. Para esse caso, temos que o voluma será dado por V = A ⋅ L , onde A é a área de seção transversal e L representa o comprimento do fio que é exatamente o que nós desejamos descobrir. Sendo assim, ficamos com a seguinte fórmula

γ = P V → γ = P A ⋅ L → P = γ ⋅ A ⋅ L   i

Além disso, a questão também vai trabalhar com a tensão de ruptura que denotaremos aqui por σ e é dada por

σ = P A   i i

Assim, substituindo i   e m   i i ficamos com

σ = γ ⋅ A ⋅ L A → σ = γ ⋅ L → L = σ γ   i i i

E utilizaremos essa fórmula para resolver nosso problema, apenas adequando para o que é mencionado em cada alternativa.

Passo 2

Pois bem, para a primeira alternativa nós teremos

L = σ a ç o γ a ç o = 240 k g f m m 2 8 g f c m 3

Adequando as unidades e simplificando o que for possível nós teremos

L = 240 8 ⋅ 1000   g f 10 - 6   m 2 ⋅ 10 - 6   m 3 g f = 30 ⋅ 10 3   m = 30000 m

Passo 3

De maneira análoga ao que fizemos para o aço, faremos para o alumínio. Dessa forma, vamos obter o seguinte

L = σ A l γ A l = 40 2,7 ⋅ 10 3   m ≈ 14815   m

Pronto, está resolvido nosso exercício sem muitos problemas.

Resposta

a   30000   m

b   14815   m

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