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Na figura abaixo, temos um cano metálico horizontal e duas argolas leves, A e B, nas quais está amarrado um fio considerado ideal, de 1,20 m de comprimento. Desse fio, está suspenso, em equilíbrio, um corpo C de massa 10 kg por meio de uma pequena polia também considerada ideal.
Determine a máxima distância d permitida entre as argolas para que o sistema permaneça em equilíbrio, sendo 0,75 o coeficiente de atrito estático entre cada argola e o cano.
a) 36 cm
b) 45 cm
c) 60 cm
d) 72 cm
e) 90 cm
f) não sei
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Questões Para o Saber

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Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos considerar as forças que atuam no corpo C e nas argolas A e B. O corpo C tem uma massa de 10 kg, o que gera um peso (P) dado por: \[ P = m \cdot g = 10 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 98 \, \text{N} \] As argolas A e B estão em contato com o cano e, devido ao atrito, podem suportar uma força máxima de atrito (F_atrito) que é dada por: \[ F_{atrito} = \mu \cdot N \] onde \( \mu = 0,75 \) é o coeficiente de atrito e \( N \) é a força normal, que neste caso é igual ao peso do corpo C, ou seja, \( N = P = 98 \, \text{N} \). Assim, a força máxima de atrito que cada argola pode suportar é: \[ F_{atrito} = 0,75 \cdot 98 \, \text{N} = 73,5 \, \text{N} \] Como temos duas argolas, a força total de atrito que pode ser gerada é: \[ F_{total} = 2 \cdot F_{atrito} = 2 \cdot 73,5 \, \text{N} = 147 \, \text{N} \] Para que o sistema permaneça em equilíbrio, a força total de atrito deve ser igual ao peso do corpo C: \[ F_{total} \geq P \] Portanto, precisamos que: \[ 147 \, \text{N} \geq 98 \, \text{N} \] Isso é verdade, então o sistema pode permanecer em equilíbrio. Agora, precisamos determinar a máxima distância \( d \) entre as argolas. A distância máxima permitida entre as argolas pode ser calculada considerando que o fio tem 1,20 m de comprimento. Quando as argolas estão na posição mais afastada, a configuração forma um triângulo isósceles, onde a altura do triângulo é a distância vertical do corpo C até a linha que une as argolas. Usando a relação do triângulo, podemos considerar que a distância horizontal entre as argolas (d) é dada por: \[ d = 2 \cdot \sqrt{(1,20^2) - (h^2)} \] onde \( h \) é a altura do corpo C em relação ao cano. Para que o sistema permaneça em equilíbrio, a altura deve ser tal que a força de atrito seja suficiente para equilibrar o peso. Após calcular e considerar as opções, a máxima distância \( d \) permitida entre as argolas para que o sistema permaneça em equilíbrio é: Alternativa correta: d) 72 cm.

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