Um estudante amarra uma esfera metálica de 200g em um barbante de 0,5 m de
comprimento, segurando na extremidade oposta à esfera e fazendo movimentos
circulares a uma velocidade v. Qual deve ser á máxima velocidade v antes que o
barbante rompa, se o mesmo suporta uma força máxima de tração igual a 70 N?
Kessily, boa tarde!
Para verificar a máxima velocidade que o barbante irá suportar, basta montarmos a equação da resultante (força centrípeta).
No limite, F=70N (força máxima)
Como essa força será a resultante, R=ma
ma=70
mv²/R=70
0,200*v²/0,5=70
v²=70*0,5/0,2
v²=175
v=√175
v≅13,23m/s
Para encontrarmos a velocidade máxima que o barbante pode atingir temos que aplicar a Segunda Lei de Newton para o movimento circular, que será dada por:
\(F ={ {mv^2}\over R}\)
onde
\(m = massa \)
\(v = velocidade \)
\(R = raio\)
Queremos encontrar a velocidade máxima, que será a velocidade dada quando substituímos na equação anterior o valor máximo para a força, fornecido no enunciado:
\(70 ={ {0,200v^2}\over 0,5}\)
\(v ^2 = 175 \)
\(v = 13,23 m/s\)
Então a velocidade máxima antes do rompimento do barbante é 13,23 m/s.
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