EsPCEx 2017/2018 — questão 31 de Física

Gabarito EDinâmica — movimento circular no plano vertical: tração no ponto mais baixo do pênduloConcurso de Admissão 2017/2018 · Exame Intelectual, 1º dia · Modelo A
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 31 de Física do EsPCEx 2017/2018

Enunciado em texto

Um operário, na margem A de um riacho, quer enviar um equipamento de peso 500 N para outro operário na margem B.

Para isso ele utiliza uma corda ideal de comprimento L = 3 m, em que uma das extremidades está amarrada ao equipamento e a outra a um pórtico rígido.

Na margem A, a corda forma um ângulo θ com a perpendicular ao ponto de fixação no pórtico.

O equipamento é abandonado do repouso a uma altura de 1,20 m em relação ao ponto mais baixo da sua trajetória. Em seguida, ele entra em movimento e descreve um arco de circunferência, conforme o desenho abaixo e chega à margem B.

Desprezando todas as forças de atrito e considerando o equipamento uma partícula, o módulo da força de tração na corda no ponto mais baixo da trajetória é

Dado: considere a aceleração da gravidade g = 10 m/s²

[Figura: a corda de comprimento L presa no alto do pórtico, sobre o riacho; o equipamento parte da margem A, com a corda formando o ângulo θ com a vertical, desce 1,20 m até o ponto mais baixo, sobre o riacho, e sobe simetricamente até a margem B. Desenho ilustrativo – fora de escala.]

(A) 500 N

(B) 600 N

(C) 700 N

(D) 800 N

(E) 900 N

(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2017/2018, 1º dia, Modelo A.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.

Resolução comentada

O que a questão pede: a tração na corda no ponto mais baixo do arco.

Passo 1 — a velocidade no ponto mais baixo, pela conservação da energia (desce 1,20 m a partir do repouso):

v2=2gh=2×10×1,20=24 m2/s2v^2 = 2gh = 2 \times 10 \times 1{,}20 = 24\ \text{m}^2/\text{s}^2

Passo 2 — a dinâmica no ponto mais baixo. A tração (para cima) menos o peso (para baixo) é a resultante centrípeta. A massa é m = 500/10 = 50 kg:

T−P=mv2L  ⇒  T=500+50×243=500+400=900 NT - P = \frac{m v^2}{L} \;\Rightarrow\; T = 500 + \frac{50 \times 24}{3} = 500 + 400 = 900\ \text{N}

⚠️ A armadilha: dizer que a tração é igual ao peso (500 N). No ponto mais baixo, a corda segura o peso e ainda faz a curva.

A ideia em uma frase: no ponto mais baixo de um pêndulo, T = P + mv²/L, com v tirado da conservação da energia.

Resposta: alternativa E.

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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