Um pêndulo é formado por um fio de 10 cm de comprimento e uma massa de 20 g presa em sua extremidade livre. O pêndulo chega ao ponto mais baixo de sua trajetória com velocidade escalar de 2 m / s. Qual a tração no fio quando o pêndulo chega nesse ponto da trajetória?

Passo 1

O enunciado descreve um pêndulo de comprimento L=10,cm com massa m=20,g que atinge o ponto mais baixo com velocidade v=2,m/s. O conteúdo de física aqui é dinâmica em movimento circular e o que precisamos usar é o equilíbrio de forças no ponto mais baixo, onde existe força centrípeta.

Passo 2

Primeiro convertemos as unidades para o SI:
L = 10,cm = 0,10,m, m = 20,g = 0,02,kg

Passo 3

No ponto mais baixo, a tração T no fio e o peso P = mg atuam verticalmente. Como o movimento é circular, precisamos de uma força centrípeta para manter a massa na trajetória. A soma das forças na direção radial (para cima positiva) dá:
T - mg = m arm c

Passo 4

A aceleração centrípeta é dada por
arm c = v^2L = (2,m/s)^20,10,m = 40,10 = 40,m/s^2
Logo,
m,arm c = 0,02,kgtimes 40,m/s^2 = 0,80,N

Passo 5

Agora calculamos a tração:
T = mg + m,arm c = (0,02,kg)(9,8,m/s^2) + 0,80,N = 0,196,N + 0,80,N = 0,996,N approx 1,0,N

Resposta

A tração no fio vale aproximadamente 1,0,N.

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