Projeto de segurança: dois assentos (cada um para criança de 25,0 kg) estão ligados a um único mosquetão…

Questão

Projeto de segurança: dois assentos (cada um para criança de 25,0 kg) estão ligados a um único mosquetão central por cordas convergentes; o conjunto oscila e no ponto mais baixo a velocidade tangencial do conjunto é v = 3,00 m/s; o comprimento das cordas é L = 1,50 m. Apresente procedimento físico e cálculos para: (1) determinar a força máxima no mosquetão no instante do ponto mais baixo; (2) aplicar fator de segurança FS = 4 e indicar resistência mínima do mosquetão em newtons (N). Use g = 10 m/s² e considere massa total m_tot = soma das massas.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

m_tot = 2·25,0 = 50,0 kg. No ponto mais baixo a resultante centrípeta para velocidade v é F_c = m_tot·v²/L = 50·(3,00)²/1,50 = 50·9/1,50 = 300 N. Tensão máxima no mosquetão deve sustentar peso mais força centrípeta: T_max = m_tot·g + F_c = 50·10 + 300 = 800 N. Aplicando FS = 4: resistência mínima = 4·800 = 3200 N = 3,20 kN. Indique seleção de mosquetão com resistência dinâmica =3,2 kN e verificação de normas e inspeção visual antes do uso.

Explicação

O cálculo da força centrípeta é essencial para determinar a tensão máxima no mosquetão, que deve suportar tanto o peso das crianças quanto a força gerada pela velocidade no ponto mais baixo. A aplicação do fator de segurança garante que o mosquetão escolhido tenha uma resistência adequada para suportar cargas superiores àquela calculada, aumentando a segurança do sistema. A verificação de normas e inspeções visuais é fundamental para garantir a integridade do equipamento antes do uso.

Raio-X da questão

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