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(Uerj 2011) Uma prancha homogênea de comprimento igual a 5,0 m e massa igual a 10,0 kg encontra-se apoiada nos pontos A e B, distantes 2,0 m entre si e equidistantes do ponto médio da prancha. Sobre a prancha estão duas pessoas, cada uma delas com massa igual a 50 kg. Admita que uma dessas pessoas permaneça sobre o ponto médio da prancha. Nessas condições, calcule a distância máxima, em metros, que pode separar as duas pessoas sobre a prancha, mantendo o equilíbrio.

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há 2 anos

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há 4 meses

Para resolver essa questão, vamos considerar o equilíbrio de momentos em relação ao ponto médio da prancha. 1. Dados do problema: - Comprimento da prancha: \( L = 5,0 \, m \) - Massa da prancha: \( m_p = 10,0 \, kg \) - Distância entre os pontos de apoio A e B: \( d = 2,0 \, m \) - Massa de cada pessoa: \( m_pessoa = 50 \, kg \) 2. Posição das forças: - A prancha é homogênea, então seu centro de massa está no meio, a 2,5 m de cada extremidade. - Uma pessoa está no ponto médio (2,5 m) e a outra pessoa está a uma distância \( x \) do ponto médio. 3. Condições de equilíbrio: - Para que a prancha permaneça em equilíbrio, a soma dos momentos em relação ao ponto médio deve ser zero. 4. Cálculo dos momentos: - O momento da pessoa que está no ponto médio em relação ao ponto médio é \( 50 \, kg \cdot 0 = 0 \). - O momento da outra pessoa em relação ao ponto médio é \( 50 \, kg \cdot x \). - O peso da prancha atua no seu centro de massa, que está a 1,5 m do ponto médio (2,5 m - 2,0 m/2). O momento da prancha em relação ao ponto médio é \( 10 \, kg \cdot 1,5 \, m \). 5. Equilíbrio de momentos: \[ 50 \cdot x = 10 \cdot 1,5 \] \[ 50x = 15 \] \[ x = \frac{15}{50} = 0,3 \, m \] 6. Distância máxima entre as duas pessoas: - Como uma pessoa está no ponto médio e a outra pode estar a 0,3 m de distância do ponto médio, a distância máxima entre as duas pessoas é: \[ d_{max} = 0,3 \, m + 0,3 \, m = 0,6 \, m \] Portanto, a distância máxima que pode separar as duas pessoas sobre a prancha, mantendo o equilíbrio, é 0,6 metros.

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há 2 anos

Para que a prancha permaneça em equilíbrio, a soma dos momentos em relação a qualquer ponto deve ser igual a zero. Podemos escolher o ponto A ou B como referência. Vamos escolher o ponto A. A força peso da prancha atua no centro de massa, que está localizado no ponto médio da prancha. A distância entre o ponto A e o centro de massa é de 2,5 m. Portanto, o momento da força peso da prancha em relação ao ponto A é: M1 = peso da prancha x distância entre o ponto A e o centro de massa M1 = 10 x 9,8 x 2,5 M1 = 245 Nm As forças peso das pessoas também atuam no centro de massa da prancha. A distância entre o ponto A e o centro de massa é de 2,5 m. A distância entre o ponto A e a pessoa que está sobre o ponto médio da prancha é de 2,5 m. A distância entre o ponto A e a outra pessoa é x. Portanto, o momento das forças peso das pessoas em relação ao ponto A é: M2 = peso da pessoa 1 x distância entre o ponto A e o centro de massa + peso da pessoa 2 x distância entre o ponto A e a pessoa 2 M2 = 50 x 9,8 x 2,5 + 50 x 9,8 x (2,5 + x) M2 = 1225 + 490x Como a prancha está em equilíbrio, temos que M1 + M2 = 0. Substituindo os valores, temos: 245 + 1225 + 490x = 0 1470 + 490x = 0 x = -3 Como x não pode ser negativo, concluímos que as duas pessoas não podem ficar a mais de 3 metros de distância uma da outra para que a prancha permaneça em equilíbrio.

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