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Física

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Em um pêndulo, um fio de massa desprezível sustenta uma pequena esfera magnetizada de massa igual a 0,01 kg. O sistema encontra-se em estado de equilíbrio, com o fio de sustentação em uma direção perpendicular ao solo. Um ímã, ao ser aproximado do sistema, exerce uma força horizontal sobre a esfera, e o pêndulo alcança um novo estado de equilíbrio, com o fio de sustentação formando um ângulo de 45º com a direção inicial. Admitindo a aceleração da gravidade igual a 10 m×s-2, a magnitude dessa força, em newtons, é igual a:
a) 0,1
b) 0,2
c) 1,0
d) 2,0
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Aprendendo com Desafios

ano passado

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ano passado

Vamos analisar as informações fornecidas: No estado inicial de equilíbrio, o fio de sustentação está perpendicular ao solo, o que significa que a força gravitacional e a força de tração no fio se equilibram. Quando o ímã é aproximado, uma força horizontal é exercida sobre a esfera, fazendo com que o pêndulo alcance um novo equilíbrio com o fio formando um ângulo de 45º com a direção inicial. Para encontrar a magnitude dessa força, podemos decompor as forças atuantes no pêndulo. A componente horizontal da força magnética deve equilibrar a componente horizontal da força de tração no fio. Considerando que a força magnética é Fm e o ângulo formado pelo fio com a vertical é 45º, a componente horizontal da força magnética será Fm * sen(45º). Como a força de tração no fio é igual à força gravitacional atuante na esfera, temos que a força de tração é igual a m * g, onde m é a massa da esfera e g é a aceleração da gravidade. Assim, a magnitude da força magnética (Fm) é igual a m * g * sen(45º). Substituindo os valores dados (m = 0,01 kg e g = 10 m/s²) na fórmula, temos: Fm = 0,01 kg * 10 m/s² * sen(45º) Fm = 0,01 kg * 10 m/s² * √2 / 2 Fm = 0,1 * √2 Fm ≈ 0,1414 N Portanto, a alternativa correta é: a) 0,1

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