Sobre o tema
Questões de física sobre balanços e movimento circular são comuns no ENEM, exigindo a aplicação de conceitos como força centrípeta, conservação de energia e tensão em cabos. Neste problema, um pai calcula a tensão máxima em cada corda de um balanço que atinge 90° da vertical, considerando o movimento como circular uniforme e desprezando dissipações. A força de resistência é nula e a aceleração da gravidade é 10 m/s². A massa máxima dos filhos é 24 kg. O uso de dois cabos paralelos reduz a tensão em cada um. O cálculo envolve a energia potencial convertida em cinética no ponto mais baixo, onde a tensão é máxima. A tensão de ruptura é 25% maior que a tensão máxima calculada, um fator de segurança típico em projetos de engenharia.
Tópicos relacionados
- Movimento circular uniforme e força centrípeta
- Conservação da energia mecânica em pêndulos
- Tensão em cabos e distribuição de forças
- Cálculo de tensão máxima em balanços
- Fatores de segurança em projetos
Enunciado
Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25 por cento superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:
• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90 graus;
• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 quilogramas.
Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 metros por segundo ao quadrado e despreza forças dissipativas.
Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?
Alternativas
- A)
120 newtons
- B)
300 newtons
- C)
360 newtons
- D)
450 newtons
- E)
900 newtons
Avaliar: +1 XP. Favoritar: salva pra revisar. Comentar: +5 XP + 1 credito IA.
Comentarios (0)
Carregando comentarios...
Perguntas frequentes
Qual é a tensão máxima em um balanço no ponto mais baixo?
A tensão máxima no ponto mais baixo é a soma do peso com a força centrípeta necessária para o movimento circular. Para um ângulo de 90°, a velocidade é máxima e a tensão é 3mg em uma corda única, ou 1,5mg por corda se houver duas cordas paralelas.
Por que o pai usou um fator de segurança de 25%?
O fator de segurança garante que a corda suporte cargas superiores à máxima esperada, prevenindo rupturas devido a variações imprevistas, como impacto ou desgaste. É uma prática comum em engenharia.
Como a presença de duas cordas afeta o cálculo?
Com duas cordas paralelas, a tensão se distribui igualmente entre elas, reduzindo a força em cada uma pela metade. Isso permite usar cordas mais finas ou com menor resistência, desde que dentro do fator de segurança.