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Física

Colégio Objetivo
Uma partícula de massa m = 200 g se move com velocidade de módulo v0 = 5,0 m/s ao encontro de um tubo rígido, fixo e circular de raio R = 0,5 m, conforme mostra a figura a seguir. Desconsiderando os efeitos do atrito, determine o valor máximo da força de contato da bola sobre o tubo.

a) 10 N.
b) 20 N.
c) 30 N.
d) 40 N.
e) 50 N.
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Estudando com Questões

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para resolver essa questão, precisamos aplicar o conceito de força centrípeta e a segunda lei de Newton. A força de contato máxima que a partícula exerce sobre o tubo ocorre quando a partícula está na parte inferior do tubo, onde a força centrípeta é máxima. 1. Dados do problema: - Massa da partícula (m) = 200 g = 0,2 kg (convertendo para kg) - Velocidade (v₀) = 5,0 m/s - Raio do tubo (R) = 0,5 m 2. Cálculo da força centrípeta (Fc): A força centrípeta é dada pela fórmula: \[ F_c = \frac{m v^2}{R} \] Substituindo os valores: \[ F_c = \frac{0,2 \, \text{kg} \cdot (5,0 \, \text{m/s})^2}{0,5 \, \text{m}} = \frac{0,2 \cdot 25}{0,5} = \frac{5}{0,5} = 10 \, \text{N} \] 3. Força total na parte inferior do tubo: Na parte inferior, a força de contato (N) que a partícula exerce sobre o tubo é a soma da força centrípeta e o peso da partícula (P): \[ P = m \cdot g = 0,2 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 1,96 \, \text{N} \] Portanto, a força de contato máxima é: \[ N = F_c + P = 10 \, \text{N} + 1,96 \, \text{N} \approx 12 \, \text{N} \] No entanto, como a questão pede o valor máximo da força de contato e as opções disponíveis são inteiras, a resposta mais próxima e correta, considerando a força centrípeta, é a) 10 N.

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