Uma barra homogênea de comprimento 4,0 m e massa 10 kg está apoiada por um pivô sem atrito em x = 1,0 m…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma barra homogênea de comprimento 4,0 m e massa 10 kg está apoiada por um pivô sem atrito em x = 1,0 m (medido da extremidade esquerda). Uma força vertical descendente de 250 N atua em x = 3,5 m. Determine a massa m a ser colocada em x = 0,5 m (à esquerda do pivô) cuja força peso m·g (g = 10 m/s²) equilibre a barra sem rotação.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Somar momentos em torno do pivô (x=1,0 m). Peso da barra: W_barra = m_barra·g = 10·10 = 100 N atuando em x = 2,0 m ? braço = 2,0-1,0 = 1,0 m ? momento = 100·1,0 = 100 N·m (sentido horário). Carga externa: 250 N em x = 3,5 m ? braço = 3,5-1,0 = 2,5 m ? momento = 250·2,5 = 625 N·m (horário). Soma momentos horários = 725 N·m. Momento contrária devido ao peso do móvel m: M_contra = m·g·(1,0-0,5) = m·10·0,5 = 5m N·m (sentido anti-horário). Equilíbrio: 5m = 725 ? m = 725/5 = 145 kg.
Explicação
Para que a barra permaneça em equilíbrio sem rotação, a soma dos momentos em torno do pivô deve ser igual a zero. Os momentos gerados pelo peso da barra e pela força externa devem ser equilibrados pelo momento gerado pelo peso da massa m colocada à esquerda do pivô. A equação resultante permite calcular a massa necessária para alcançar esse equilíbrio.
Raio-X da questão
equilíbrio de forças
avaliacao
equilíbrio de forças · momento de força
Revisar o princípio de momentos e equilíbrio de forças.
O aluno pode confundir a aplicação das forças e momentos, não considerando corretamente a distância do pivô ao aplicar a condição de equilíbrio.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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