No ponto desejado observa-se que T + P = Fcp, assim:
T+P=Fcp
T+m.g=m.V²/R
T=(m.V²/R) - m.g (Eq. 1 )
Sabemos que um movimento oblíquo pode ser dividido em dois movimentos, sendo ele horizontal(M.R.U) e vertical(M.R.U.V).
Na vertical a pedra percorre 2R, seu tempo de voo é:
2R=g.t²/2
t=2√R/g
como x é a distância percorrida na horizontal:
x=xi+V.t
4R=V.t
4R=V.(2√R/g)
v=√4.R.g
voltando pra equação 1:
T=(m.V²/R) - (m.g)
T=m.(√4.R.g)² / R - m.g
T=4.m.g - m.g
T=3.m.g
A prova supôs o rompimento no ponto mais alto da trajetória. Nesse momento, a tração da corda puxa a pedra para o centro, na vertical, mesma direção do peso. A soma de ambas é a resultante centrípeta:
\(T+P = F_{cp} \\ T = F_{cp} - P \\ T = \frac{mv^2}{R} - mg\)
Por cinemática, sabemos que a pedra percorrerá, na vertical, o diâmetro total da trajetória (2R) acelerado para baixo por conta da gravidade:
\(2R = \frac{gt^2}{2} \\ 4R = gt^2 \\ t = \sqrt{\frac{4R}{g}} \\ t = 2\sqrt{\frac{R}{g}}\)
Como a distância horizontal não é acelerada, e é equivalente a 4R, teremos:
\(v = \frac{4R}{t} \\ v = \frac{4R}{2\sqrt{\frac{R}{g}}} \\ v = 2 \sqrt{Rg}\)
Finalmente, substituindo essa expressão de velocidade na expressão inicial de tração, obtemos:
\(T = \frac{m(4Rg)}{R} - mg \\ T = 4mg - mg \\ \boxed{T = 3mg}\)
Letra C
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