Uma lâmpada de 2 kg está pendurada no teto por um único cabo vertical. Qual é a tensão no cabo? (Sugestão de desenho: um ponto representando a lâmpada, com uma seta para baixo para o peso e uma seta para cima para a tensão no cabo).
Passo 1
O enunciado dá que uma lâmpada tem massa
e está pendurada no teto por um único cabo vertical. Pede-se a tensão no cabo. Informações relevantes extraídas do enunciado:
Diagrama sugerido (mental): um ponto representando a lâmpada, com uma seta para baixo representando o peso e uma seta para cima representando a tensão no cabo. Não há movimento indicado, ou seja, a lâmpada está em equilíbrio.
Passo 2
Vamos escrever as forças que atuam na lâmpada e a condição de equilíbrio. As forças são:
Usamos a Segunda Lei de Newton na forma vetorial para a direção vertical:
onde
é a soma algébrica das forças na vertical,
é a massa e
é a aceleração vertical. Aqui a lâmpada está em repouso (equilíbrio), então
e logo:
Passo 3
Escrevemos a soma das forças na vertical tomando a direção para cima como positiva. Assim:
Isso implica
Agora precisamos da expressão do peso. O peso é a força gravitacional e vale
onde
é a aceleração da gravidade. Vamos usar o valor usual na superfície da Terra:
Explicando:
tem unidade
,
tem unidade
, então
tem unidade
(newton), que é a unidade de força.
Passo 4
Substituímos
na igualdade
:
Agora substituímos os valores numéricos:
Fazendo a multiplicação:
Portanto
Passo 5
Interpretação prática: como a lâmpada está parada, o cabo sustenta exatamente o peso da lâmpada, então a tensão é igual ao peso. Dica para prova: sempre que um objeto está em repouso suspenso verticalmente por um cabo, calcule
. Exemplos rápidos: para
,
.