Se e , qual é a tensão na corda que conecta dos dois blocos da figura abaixo? Suponha que não há atrito entre as superfícies e que a massa da corda seja desprezível.
Dado:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Passo 1
Nesse sistema, temos a força puxando o bloco de massa para a esquerda e a força peso puxando o bloco de massa para baixo. Além disso, eles estão conectados por uma cord que fará uma força de tração nos blocos.
Queremos essa força de tração .
Passo 2
Vamos analisar cada um desses blocos pelo diagrama de corpo livre (DCL).
Para o bloco de massa :
Considerando que o bloco está subindo (hipótese a ser confirmada), podemos aplicar a segunda lei de Newton:
Já para o bloco de massa :
Temos um equilíbrio de forças na vertical, então, já que o bloco se move para direita (hipótese a ser confirmada) a segunda lei de Newton fica:
Passo 3
Agora, podemos juntar as duas equações encontradas.
Já que a corda e a polia (não diz nada sobre) são ideais, podemos dizer que a tração ao longo de todo o cabo é a mesma:
Além disso, ainda porque a corda é ideal, as acelerações dos dois blocos devem ter o mesmo módulo, então:
Assim, podemos chamar as acelerações de e as forças de tração de :
Para achar o valor de , um dos caminhos é dividir uma equação pela outra.
A força peso no bloco de massa é:
Logo:
Substituindo os valores:
Como achamos um valor positivo para a força de tração, significa que a hipótese que fizemos sobre o sentido do movimento está correta.
Assim, ficamos com a alternativa (b).
Resposta
Letra (b)