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Física

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Um balde de 400 g é suspenso por um fio ideal que tem uma extremidade presa a um bloco de massa 12 kg. O conjunto está em repouso, quando se abre a torneira, que proporciona uma vazão de água ( ρ = 1 kg/L), constante é igual a 0,2 L/s.
Sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e a superfície horizontal que o suporta μ E = 0,4 e que a polia é ideal, esse bloco iniciará seu deslocamento no instante imediatamente após
a) 22 s.
b) 20 s.
c) 18 s.
d) 16 s.
e) 14 s.
f) não sei.
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Questões Para o Saber

há 21 horas

Respostas

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há 21 horas

Para resolver essa questão, precisamos analisar as forças envolvidas no sistema e quando o bloco começará a se mover. 1. Força do balde: O balde tem uma massa de 400 g, que é 0,4 kg. A força gravitacional que atua sobre ele é: \[ F_{peso} = m \cdot g = 0,4 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 3,92 \, \text{N} \] 2. Vazão de água: A torneira fornece água a uma taxa de 0,2 L/s. Como a densidade da água é 1 kg/L, isso significa que a cada segundo, 0,2 kg de água é adicionada ao balde. 3. Força adicional da água: A cada segundo, a força adicional devido à água no balde é: \[ F_{água} = 0,2 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 1,96 \, \text{N} \] 4. Força total no balde: A força total no balde após \( t \) segundos é: \[ F_{total} = F_{peso} + F_{água} = 3,92 \, \text{N} + 1,96 \, \text{N} \cdot t \] 5. Força de atrito: A força de atrito estático máxima que impede o bloco de se mover é dada por: \[ F_{atrito} = \mu_E \cdot m_{bloco} \cdot g = 0,4 \cdot 12 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 47,04 \, \text{N} \] 6. Condição para o movimento: O bloco começará a se mover quando a força total no balde for maior que a força de atrito: \[ 3,92 + 1,96t > 47,04 \] Resolvendo para \( t \): \[ 1,96t > 47,04 - 3,92 \] \[ 1,96t > 43,12 \] \[ t > \frac{43,12}{1,96} \approx 22 \, \text{s} \] Portanto, o bloco iniciará seu deslocamento no instante imediatamente após 22 segundos. A alternativa correta é: a) 22 s.

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