Um pai enérgico coloca seu filho de 20 kg em um carrinho de
ao qual uma corda de
de comprimento foi presa. Ele, então, segura a extremidade livre da corda e faz o carrinho descrever um círculo, mantendo a corda paralela ao solo. A tensão na corda é de 100 N. O atrito de rolamento entre as rodas do carrinho e o solo é desprezível. Desenhe o diagrama de corpo livre.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um meninão de 20 kg dentro de um carrinho de 5 kg, presos a uma corda de 2 m. O pai gira o conjunto num círculo horizontal e a corda fica tensionada em 100 N.
Conteúdo: Dinâmica (Diagrama de Corpo Livre) e condições de equilíbrio vertical.
O que vamos precisar:
Conteúdo: Dinâmica (Diagrama de Corpo Livre) e condições de equilíbrio vertical.
O que vamos precisar:
- Identificar todas as forças agindo no carrinho+criança (massa total
,kg). - Saber que, no eixo vertical, as forças se equilibram (nenhuma aceleração pra cima/baixo).
- Desenhar as setas correspondentes no diagrama.
Passo 2
Lista de forças no carrinho+criança:
- Peso:
, para baixo. - Força Normal:
, do chão, para cima. - Tensão:
, da corda, horizontal (para o centro da trajetória).
Passo 3
Aplicando equilíbrio vertical (sem aceleração para cima/baixo):
Na direção horizontal a única força é a tensão
N, que faz o carrinho girar (força centrípeta).
Passo 4
Vamos desenhar o diagrama de corpo livre (vista lateral do carrinho como um ponto):
↑
│ N = 245 N
● → T = 100 N
↓
│ P = mg = 245 N
Legenda:
• ● representa o carrinho+criança.
• Seta para cima: força normal .
• Seta para baixo: peso .
• Seta horizontal: tensão .
• ● representa o carrinho+criança.
• Seta para cima: força normal
• Seta para baixo: peso
• Seta horizontal: tensão
Resposta
Diagrama com as três forças:
– para cima (245 N)
– para baixo (245 N)
– horizontal (100 N) fazendo o carrinho girar.
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