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UFRJ - Forças em trajetórias curvilíneas

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Mensagem por Liss Collins Qua 28 Mar 2018, 21:33

Alguém poderia me ajudar nessa questão?
Tentei achar gabarito dela por toda a internet, mas não achei. 
Agradeço desde já!


Uma esfera metálica de massa m suspensa por um fio ideal de comprimento a um suporte está oscilando num plano vertical, com atritos desprezíveis, entre as posições extremas A e B, localizadas a uma altura h=/2 acima do ponto mais baixo C de sua trajetória, como ilustra a figura a seguir. Considere a aceleração local da gravidade igual a g.


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a) Calcule o módulo da tração no fio nos instantes em que ela passa pelos pontos extremos A e B. 
b) Calcule o módulo da velocidade da esfera no instante em que ela passa pelo ponto C, supondo que, neste ponto, a tração no fio seja igual ao dobro do peso da esfera
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Mensagem por Elcioschin Qua 28 Mar 2018, 21:58

Seja O o ponto de suspensão e θ = AÔC = BÔC
Trace AB e seja M o ponto d encontro de AB com OC

MC = L/2 ---> OM = OC - MC ---> OM = L - L/2 ---> OM = L/2

cosθ = OM/OA ---> cosθ = (L/2)/L ---> cosθ = 1/2 ---> θ = 60º

a) T.cosθ = P ---> T.cosθ = m.g ---> T = m.g/cosθ

b) R = T - P ---> Fc = = 2.P - P ---> m.V²/r = m.g ---> V² = r.g ---> V² = L.g ---> V = √(L.g)
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Mensagem por Liss Collins Qui 29 Mar 2018, 10:13

Elcioschin, poderia me explicar porque a força resultante será T - P? 
Não entendi essa parte aqui: R = T - P
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Mensagem por Elcioschin Qui 29 Mar 2018, 11:45

A resultante vertical é a força centrípeta, a qual tem sentido para cima (para o centro O da curva)

Na vertical atuam duas forças: a tração T = 2.P (para cima) e o peso P (para baixo):

R = Fc = T - P ---> R = Fc = 2.P - P ---> R = Fc = P



Existe outro modo para resolver; basta igualar a energia potencial em A com a energia cinética em C:

Ec(C) = Ep(A) ---> (1/2).m.V² = m.g.(L/2) ---> V² = L.g ---> V = √(L.g)
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Mensagem por Liss Collins Qui 29 Mar 2018, 14:04

Ahhhh, sim! Agora entendi! Muito obrigada, Elcioschin!
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