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Um caçador da idade da pedra coloca uma pedra de 1 kg em uma funda (pedra numa corda) e a balança em um círculo horizontal ao redor de si por uma corda de 1 m de comprimento. Se a corda se rompe a uma tensão de 200 N, qual a velocidade angular máxima, em rpm, com a qual ela pode girar a pedra? Note que a corda não permanece na horizontal, mas sim inclinada para baixo a um ângulo θ, como mostrado na figura abaixo.

Um Caçador Da Idade Da Pedra Coloca Uma Pedra De 1 Kg Em Uma Funda Pedra Numa Corda E A Balança Em Um Círculo Horizontal Ao Redor De Si Por Uma Corda De 1 M De class=

Sagot :

Zecol

Oque impede a pedra de sair de sua trajetória circular é a tração da corda. Temos então que a força de tração deve ser igual à força centrípeta. Como a corda se rompe quando a tração [tex]T=200\,\text{N}[/tex], temos que a velocidade angular máxima é:

[tex]F_c=200[/tex]

[tex]m\cdot\omega^2\cdot R=200[/tex]

[tex]1\cdot\omega^2\cdot 1=200[/tex]

[tex]\omega^2=200[/tex]

[tex]\omega=\sqrt{200}=10\sqrt{2}\;\text{rad/s}[/tex]

Para converter a unidade de medida para rotações por minuto, vamos inicialmente multiplicar a velocidade por 60, convertendo assim segundos para minutos. Ficamos então com [tex]\omega=60\cdot10\sqrt{2}=600\sqrt{2}\;\text{rad/min}[/tex]

Aplicamos então uma regra de 3. Sabe-se que [tex]2\pi[/tex] radianos equivalem a uma rotação, logo:

  [tex]2\pi[/tex]    === 1

[tex]600\sqrt{2}[/tex] === [tex]\omega[/tex]

[tex]2\pi\omega=600\sqrt{2}[/tex]

[tex]\omega=\frac{300\sqrt{2}}{\pi}\cong 135,05\;\text{rpm}[/tex]