Uma criança gira no plano horizontal, uma pedra com massa igual a 40g presa e...

Uma criança gira no plano horizontal, uma pedra com massa igual a 40g presa em uma corda, produzindo um Movimento Circular Uniforme. A pedra descreve uma trajetória circular, de raio igual a 72cm, ...


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Uma criança gira no plano horizontal, uma pedra com massa igual a 40g presa em uma corda, produzindo um Movimento Circular Uniforme. A pedra descreve uma trajetória circular, de raio igual a 72cm, sob a ação de uma força resultante centrípeta de módulo igual a 2N. Se a corda se romper, qual será a velocidade, em m/s, com que a pedra se afastará da criança?

Obs.: desprezar a resistência do ar e admitir que a pedra se afastará da criança com uma velocidade constante.  
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  • David Castilho
    David Castilho EQUIPE
    05/01/2025 • 04:46
    Para resolver esse problema, podemos utilizar a seguinte equação que relaciona a força centrípeta com a massa, o raio da trajetória e a velocidade do objeto em Movimento Circular Uniforme:

    \[ F_c = \frac{m \cdot v^2}{r} \]

    Onde:

    \( F_c \) = força centrípeta (N)

    \( m \) = massa da pedra (kg)

    \( v \) = velocidade da pedra (m/s)

    \( r \) = raio da trajetória circular (m)

    Primeiramente, vamos converter a massa de 40g para quilogramas:

    \( m = 40g = 0,04kg \)

    Agora, podemos substituir os valores na equação e resolver para a velocidade \( v \):

    \( 2 = \frac{0,04 \cdot v^2}{0,72} \)

    Multiplicando ambos os lados por 0,72:

    \( 2 \cdot 0,72 = 0,04 \cdot v^2 \)

    \( 1,44 = 0,04 \cdot v^2 \)

    Dividindo por 0,04:

    \( v^2 = \frac{1,44}{0,04} \)

    \( v^2 = 36 \)

    \( v = \sqrt{36} \)

    \( v = 6 \)

    Portanto, a velocidade com que a pedra se afastará da criança será de 6 m/s.

    Gabarito: a) 6

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