Ed
há 2 anos
A resposta correta é a alternativa C) 30 N. A tensão no cabo do pêndulo simples é dada pela fórmula T = m*g*cos(θ), onde T é a tensão, m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e θ é o ângulo formado entre o cabo e a vertical. No ponto mais baixo da trajetória, onde a amplitude é máxima, a tensão é igual ao peso do objeto, ou seja, T = m*g. Sabendo que a tensão nesse ponto é de 10 N, podemos calcular a massa do objeto: 10 = m * 9,81 m = 1,02 kg Para calcular a tensão no ponto em que o pêndulo atinge sua velocidade máxima, precisamos usar a energia mecânica do sistema. A energia mecânica é dada pela soma da energia cinética e da energia potencial: E = K + U No ponto mais alto da trajetória, onde a velocidade é zero, toda a energia é potencial gravitacional. No ponto mais baixo, onde a velocidade é máxima, toda a energia é cinética. Portanto, podemos escrever: E1 = U1 E2 = K2 No ponto mais alto, a energia potencial é dada por: U1 = m*g*h Onde h é a altura em relação ao ponto mais baixo da trajetória. Como a amplitude é de 60º, a altura máxima é h = L*(1-cos(60º)), onde L é o comprimento do cabo. Como se trata de um pêndulo simples, L é igual ao comprimento do fio. Portanto: h = L*(1-cos(60º)) = L*(1-0,5) = 0,5*L Substituindo na equação da energia potencial: U1 = m*g*h = m*g*0,5*L No ponto mais baixo, a energia cinética é dada por: K2 = (1/2)*m*v^2 Onde v é a velocidade do objeto. Sabemos que a energia mecânica é conservada, ou seja: E1 = E2 U1 = K2 Substituindo as expressões para U1 e K2: m*g*0,5*L = (1/2)*m*v^2 Simplificando: v^2 = g*L A velocidade máxima é atingida quando toda a energia potencial é convertida em energia cinética, ou seja, quando a altura é mínima. Nesse ponto, a tensão no cabo é dada pela soma do peso do objeto com a força centrípeta: T = m*g + m*v^2/L Substituindo os valores: T = 1,02*9,81 + 1,02*(9,81*L)/L T = 10 + 10*sqrt(3) T = 10 + 17,32 T = 27,32 N Portanto, a alternativa correta é a C) 30 N.
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