Uma extremidade de um fio de 1,0   m de comprimento é fixa, e a outra é ligada a uma pedra de 2,0   k g . A pedra descreve uma circunferência vertical, passando pelo ponto mais alto com uma velocidade de 4,0   m / s . A tração no fio (em newtons) nesse ponto é aproximadamente:

Dado: g = 10   m / s 2

A. 0

B. 12

C. 15

D. 20

E. 50

Passo 1

A pedra percorre uma trajetória circular em um plano vertical:

Nesse instante, quais forças estão atuando na partícula?

Temos uma força peso P → apontando para baixo e uma força de tração T → apontando no sentido do fio (para baixo):

Passo 2

Em um movimento circular, a força resultante na direção radial (direção do centro) funciona como força centrípeta para manter a partícula na trajetória.

Portanto podemos escrever que a soma das forças nessa direção será igual à expressão da força centrípeta:

T + P = F c t p

T + m g = m v 2 R

T = m v 2 R - g

O raio do movimento será o comprimento do fio.

Substituindo os valores, temos:

T = 2 4 2 1 - 10

T = 12   N

Resposta

Letra B.

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