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11 Um corpo A com 4,0 kg de massa está sobre uma superfície cônica sem atrito, preso a um fio de 4,5 m de comprimento e massa desprezível, conforme mostrado na figura abaixo. O corpo está em movimento circular em torno do eixo EE’, com frequência de rotação constante de 10 voltas/minuto. Considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s2. A intensidade da força de tração no fio é de aproximadamente

(A) 17 N.
(B) 25 N.
(C) 29 N.
(D) 35 N.
(E) 42 N.
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Exercícios Para o Aprendizado

ano passado

Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos calcular a força de tração no fio que mantém o corpo A em movimento circular. 1. Dados fornecidos: - Massa do corpo (m) = 4,0 kg - Comprimento do fio (r) = 4,5 m - Frequência de rotação (f) = 10 voltas/minuto - Aceleração da gravidade (g) = 10 m/s² 2. Converter a frequência para radianos por segundo: - 10 voltas/minuto = 10/60 voltas/segundo = 1/6 voltas/segundo - Como uma volta é \(2\pi\) radianos, temos: \[ \omega = \frac{2\pi}{6} \text{ rad/s} \approx 1,05 \text{ rad/s} \] 3. Calcular a força centrípeta (Fc): A força centrípeta é dada por: \[ F_c = m \cdot r \cdot \omega^2 \] Onde \(r\) é o raio (comprimento do fio). Substituindo os valores: \[ F_c = 4,0 \, \text{kg} \cdot 4,5 \, \text{m} \cdot (1,05 \, \text{rad/s})^2 \] \[ F_c \approx 4,0 \cdot 4,5 \cdot 1,1025 \approx 17,7 \, \text{N} \] 4. Considerar a força de tração (T): A força de tração no fio é igual à força centrípeta, pois não há atrito e o corpo está em movimento circular. Portanto, a força de tração é aproximadamente 17,7 N. Assim, a alternativa correta é: (A) 17 N.

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