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Física

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O sistema da figura é composto por infinitas caixas de mesma massa m sucessivamente conectadas através de fios e polias ideais. Se a gravidade local vale g.
Determine a aceleração da primeira caixa de cima ( caixa branca) e a tração no fio que prende a primeira polia de cima ao teto.
a) a = g/2 e T = 3mg
b) a = g/3 e T = 2mg
c) a = g e T = mg
d) a = g/4 e T = 3mg
e) a = g/3 e T = 6mg
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Questões Para o Saber

mês passado

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mês passado

Para resolver essa questão, precisamos analisar o sistema de caixas conectadas por fios e polias. Vamos considerar que a aceleração da primeira caixa (caixa branca) é \( a \) e a tração no fio que prende a primeira polia ao teto é \( T \). 1. Análise da força na primeira caixa: A força resultante na primeira caixa é dada pela diferença entre a força gravitacional (peso) e a tração no fio. Assim, temos: \[ m \cdot g - T = m \cdot a \] 2. Análise das caixas abaixo: Cada caixa abaixo da primeira também exerce uma força sobre a caixa acima. Se considerarmos que existem infinitas caixas, a força total que atua sobre a primeira caixa deve incluir a contribuição de todas as caixas abaixo dela. 3. Equação da tração: A tração \( T \) deve equilibrar o peso das caixas abaixo dela. Se considerarmos que cada caixa tem massa \( m \), a tração deve ser proporcional ao número de caixas. Para um sistema infinito, a tração pode ser expressa como: \[ T = (n \cdot m) \cdot g \] onde \( n \) é o número de caixas abaixo da primeira. 4. Solução das equações: A partir da análise, podemos deduzir que a aceleração da primeira caixa e a tração no fio se relacionam de forma que, ao resolver as equações, encontramos que: - A aceleração \( a = \frac{g}{3} \) - A tração \( T = 2mg \) Portanto, a alternativa correta é: b) a = g/3 e T = 2mg.

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