Enunciado

O balde e seu conteúdo têm uma massa de 60   k g . Se a corda BAC possui comprimento, determine a distância y até a polia em A para o equilíbrio. Despreze a dimensão da polia.

Passo 1

Fala aí galera tudo bem??? Espero que simmm!!! Bora lá e vamos começar desenhando o diagrama de corpo livre.

Vale lembrar que como a polia é ideal as tensões são iguais. Então temos que fazer o somatório das forças que devem ser iguais a zero.

F R x = 0

Analisando as forças sabe-se que T é a tração no cabo preso aos pontos B e C e P é a força peso. Para que haja o equilíbrio das forças, a somatória delas deve ser zero. Analisando o eixo x:

F R x = 0

T c o s ( θ ) - T c o s ( ϕ ) = 0 

Simplificando T, temos:

  c o s ( θ ) = c o s ( ϕ )

Logo:

  θ = α

O desenho agora pode ser entendido como 2 triângulos conforme visto abaixo:

Gurizada nomeei os 2 triângulos como “1” e “2” para facilitar o entendimento dos cálculos. Vamos chamar de x a medida da hipotenusa de (2), logo a hipotenusa de (1) vale 10−x, pois o fio tem 10m de comprimento.

A medida da base (b) do triângulo (2) vale, por Pitágoras:

b = x 2 - y ²

b = ( 10 - x ) 2 - ( y - 2 ) ²

Galera se o comprimento das 2 bases valem 15 vamos considerar o seguinte:

( 10 - x ) 2 - ( y - 2 ) ² = 15 - x 2 - y ²

Por semelhança de triângulos temos o seguinte:

x 2 + y 2 + x 2 + y 2 x 2 + y 2 10 - x 2 + y - 2 2 = 15

Repare que, essencialmente, a equação não mudou nada

Agora que temos as relações dos triângulos semelhantes podemos manipular ainda mais

x 2 + y 2 + x 2 + y 2 ⋅ 10 - x x = 15

Agora vamos dividir tudo por x 2 + y 2

1 + 10 - x x = 15 x 2 + y 2

Mas isso é igual a

1 + 10 x - 1 = 15 x 2 + y 2

10 x = 15 x 2 + y 2

Vamos manipular só um pouquinho mais, a gente tem que sumir com a raiz e depois isolar o x

x 2 + y 2 = 15 10 ⋅ x 2

Então

x = 0,8 y

Passo 2

Agora que temos x em função de y podemos substituir em outra equação

10 - x x = y - 2 y

Ficamos com

10 - 0,8 y 0,8 y = y - 2 y

E aí temos

10 0,8 y - 1 = 1 - 2 y

Agora só isolar y

10 0,8 + 2 = 2 y

y = 5 0,8 + 1 = 6,59   m

Ufaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

Acabouu!!!

Resposta

y = 6,59   m

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