Roda Sobre um Degrau

Na fig. 12-33, qual é o módulo da força horizontal F necessária para erguer a roda sobre um degrau de altura h= 3 cm quando aplicada no seu eixo? O raio da roda é r= 6 cm, e sua massa é m= 0,8 kg.

A força que aplicar na horizontal influencia na força com que o chão faz na roda.
Deste modo, caso aplicar uma força F que equivale a 0, a força atuante na roda será apenas a normal.
À medida com que aumenta o valor de F, o valor da força com que o chão(na parte inferior) será menor, e a força com que a quina faz na roda será maior.
Assim, o sistema entrará em equilibrio quando a força normal que a quina realiza for igual ao módulo da forças Peso e F.
E como a força normal neste caso aponta para o centro de gravidade(no caso do círculo é o centro mesmo), então podemos estabelecer relações:


Como sabemos, o valor de sen(α)=(altura do obstáculo)/(raio da roda) = 3/6 = 1/2
Assim, tan(α)=(1/√3)

Para manter o equilibrio.
Para a roda subir, é necessário uma força F>8√3

Edit: corrigido, na resposta anterior não considerei o valor dos ângulos, e apenas considerei quando o corpo já estava em equilibrio, na posição geométrica.

Na verdade é um exercício sobre momento de uma força.



na iminência de movimento os momentos se equilibram