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Física

Colégio Objetivo
A figura representa uma roda-gigante que gira com velocidade angular constante em torno do eixo horizontal fixo que passa por um centro C. Numa das cadeiras há um passageiro, de 60kg de massa, sentado sobre uma balança de mola (dinamômetro), cuja indicação varia de acordo com a posição do passageiro. No ponto mais alto da trajetória p dinamômetro indica 234N e no ponto mais baixo indica 954N. Considere a variação do comprimento da mola desprezível quando comparada ao raio da roda. Calcule o valor da aceleração local da gravidade.
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Tatielly Casarotto

há 24 horas

Respostas

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há 24 horas

Vamos analisar o problema passo a passo. Dados: - Massa do passageiro, m = 60 kg - Força indicada no ponto mais alto, F_top = 234 N - Força indicada no ponto mais baixo, F_bottom = 954 N - Aceleração da gravidade = g (a ser calculada) - Aceleração centrípeta = a_c (a ser calculada) - Raio da roda = R (não fornecido, mas será eliminado) No ponto mais alto da roda: A força normal (indicada pelo dinamômetro) é menor porque a força peso e a força centrípeta atuam no mesmo sentido (para o centro da roda). Equação da força no ponto mais alto: N_top + m * a_c = m * g (N_top é a força indicada pelo dinamômetro) No ponto mais baixo da roda: A força normal é maior porque a força centrípeta e a força peso atuam em sentidos opostos. Equação da força no ponto mais baixo: N_bottom = m * g + m * a_c Agora, temos duas equações: 1) N_top + m * a_c = m * g 2) N_bottom = m * g + m * a_c Substituindo os valores: 1) 234 + 60 * a_c = 60 * g 2) 954 = 60 * g + 60 * a_c Vamos resolver o sistema: Da equação (1): 60 * a_c = 60 * g - 234 a_c = g - 234/60 = g - 3,9 Da equação (2): 954 = 60 * g + 60 * a_c Dividindo por 60: 15,9 = g + a_c Substituindo a_c da equação anterior: 15,9 = g + (g - 3,9) 15,9 = 2g - 3,9 2g = 15,9 + 3,9 = 19,8 g = 19,8 / 2 = 9,9 m/s² Resposta: A aceleração local da gravidade é aproximadamente 9,9 m/s².

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