Enunciado

Um carrinho de mão que se movimenta ao longo da viga horizontal é acionado por duas forças indicadas na figura. Usando trigonometria, a intensidade, direção e sentido da força P se a força resultante sobre o carrinho de mão é vertical e de valor igual a 2500   N .

Passo 1

Bom galera, para que a resultante das forças seja vertical, as componentes horizontais devem se anular, então:

0 = P x + Q x

→ 0 = P ⋅ sin ⁡ α + Q ⋅ - sin ⁡ 90 ° - 15 °

→ P ⋅ sin ⁡ α = Q ⋅ sin ⁡ 75 °

→ P ⋅ sin ⁡ α = 1600 ⋅ sin ⁡ 75 °

→ P = 1600 ⋅ sin ⁡ 75 ° sin ⁡ α

Vamos deixar assim, por enquanto.

Passo 2

Show de bola, agora basta a gente somar as componente no eixo y :

R = P y + Q y

→ R = P ⋅ cos ⁡ 25 ° + Q ⋅ cos ⁡ ( 90 ° - 15 ° )

→ 2500 = P ⋅ cos ⁡ α + 1600 ⋅ cos ⁡ 75 °

Agora a gente substitui o P que encontramos no passo 1:

2500 = 1600 ⋅ sin ⁡ 75 ° sin ⁡ α ⋅ cos ⁡ α + 1600 ⋅ cos ⁡ 75 °

→ 2500 = 1600 ⋅ sin ⁡ 75 ° sin ⁡ α ⋅ cos ⁡ α + 1600 ⋅ cos ⁡ 75 °

→ 2500 = 1545,5 tan ⁡ α + 414,1

→ 2085,9 = 1545,5 tan ⁡ α

→ tan ⁡ α = 1545,5 2085,9 = 0,74093

Usando o inverso da tangente:

α = 36,5 °

Calma, a gente já achou o ângulo, tá quase acabando já.

Passo 3

Pois agora, a gente só pega a equação para P que a gente encontrou no passo 1 e substitui α :

P = 1600 ⋅ sin ⁡ 75 ° sin ⁡ 36,5 ° = 2598,2   N

E a questão quer o ângulo da resultante em relação ao eixo x para isso é só pegar o ângulo complementar de α :

θ = 90 ° - α

θ = 90 ° - 36,5 °

θ = 53,5 °

Resposta

θ = 53,5 °

P = 2598,2   N

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