Uma bola, de massa 58,0 g, atada a uma corda, descreve trajetórias circulares, de raio $22 \mathrm{~cm}$, num plano horizontal. Verifica-se que a bola descreve 20 voltas completas em 8,1 s , com velocidade de módulo constante.
Considere que a bola pode ser representada pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).
Determine a intensidade da resultante das forças que atuam na bola, no movimento considerado.
Apresente todas as etapas de resolução.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Tratando-se de um movimento circular uniforme (módulo da velocidade constante) a única força aplicada na bola será a força centrípeta $F_{C}$, assim a intensidade da força resultante, $\mathrm{F}_{\mathrm{R}}$ é:
$F_{R}=F_{C}=m \times a_{c}$
Pelo que para a calcular teremos que determinar o valor da aceleração centrípeta $a_{c}$
como $a_{c}=\frac{v^{2}}{r}$ e $v=\omega r$, sendo $\omega=\frac{2 \pi}{T}$ em que $\omega$ é a velocidade angular, $\mathrm{r}$ o raio, $v$ a velocidade e T o período de rotação.
como a bola dá 20 voltas em 8,1 s podemos dizer que:
$\omega=\frac{20 \times 2 \pi}{8,2} \Leftrightarrow \omega=15,51 \mathrm{~rad} \mathrm{~s}^{-1} \ldots$
logo, $v=15,51 \times 0,22 \Leftrightarrow v=3,41 \mathrm{~m~s}^{-1}$ e $a_{c}=\frac{3,41^{2}}{0,22} \Leftrightarrow a_{C}=52,95 \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-2}$
então, $F_{R}=0,058 \times 52,95 \Leftrightarrow F_{R}=3,1 N$
Fonte: Física e Química? Absolutamente!
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