Um guindaste eleva uma carga de massa m = 200 kg com aceleração vertical para cima a = 0,50 m/s². O cabo tem…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um guindaste eleva uma carga de massa m = 200 kg com aceleração vertical para cima a = 0,50 m/s². O cabo tem resistência à tração nominal T_max = 2500 N. Usando g = 10 m/s², determine a tensão T no cabo (equação), compare com T_max e avalie se o cabo é seguro. Considere choques dinâmicos e fatores de segurança na sua análise e proponha procedimentos preventivos.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: força resultante F_res = m·a = T - m·g ? T = m(g + a). Com m = 200 kg, g = 10 m/s², a = 0,50 m/s² ? T = 200·(10 + 0,50) = 200·10,5 = 2100 N. Comparação: T = 2100 N < T_max = 2500 N, margem estática = 400 N (˜19% do T_max). Avaliação crítica: embora a tensão estática esteja abaixo do limite nominal, fatores dinâmicos (impactos ao iniciar/parar, oscilações, choques de carga) podem gerar picos de tensão maiores; fadiga e desgaste reduzem T_max ao longo do tempo. Procedimentos preventivos: aplicar fator de segurança (ex.: exigir T_max = 2·T_calc ? requer 4200 N), inspecionar cabo e conector, controlar aceleração e desaceleração (minimizar choques), usar amortecimento e sensores de carga, registrar e comunicar limites e procedimentos aos operadores. Conclusão: com base apenas no cálculo estático o cabo suporta a carga, mas sem considerar fatores de segurança e picos dinâmicos não é garantida a segurança — recomenda-se aumento do T_max efetivo ou redução da carga/ aceleração e medidas de controle operacional.
Explicação
A análise realizada considera tanto a tensão calculada no cabo quanto a resistência máxima permitida, permitindo uma comparação que indica a segurança da operação. Além disso, a avaliação crítica aborda fatores dinâmicos que podem impactar a tensão real no cabo, ressaltando a importância de medidas preventivas para garantir a segurança a longo prazo. A conclusão sugere ações práticas que podem ser adotadas para mitigar riscos, demonstrando uma abordagem abrangente e responsável na engenharia.
Raio-X da questão
tensão em cabos
avaliacao
forças em sistemas · segunda lei de Newton
Revisar a segunda lei de Newton e conceitos de tensão e segurança em estruturas.
O aluno pode confundir a tensão no cabo com o peso da carga, não considerando a aceleração do sistema.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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