Um bloco de massa é mantido imóvel em um plano inclinado sem atrito por meio de cordas presas à parede vertical Qual a tensão de magnitude na corda?
Veja como determinar a magnitude da tensão na string:
Entendendo as forças *
gravidade (peso): O bloco experimenta uma força descendente devido à gravidade, que chamamos de peso (mg, onde 'm' é a massa e 'g' é a aceleração devido à gravidade).
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Força normal: O plano inclinado empurra o bloco perpendicular à superfície, criando uma força normal.
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tensão: A corda puxa o bloco, criando tensão.
Diagrama do corpo livre Desenhe um diagrama de corpo livre do bloco. Esta é uma representação visual de todas as forças que atuam no bloco.
* Desenhe o bloco no plano inclinado.
* Desenhe uma seta apontando diretamente para baixo do bloco para representar a força da gravidade (MG).
* Desenhe uma seta perpendicular ao plano inclinado, apontando para longe do bloco, para representar a força normal (n).
* Desenhe uma seta paralela ao plano inclinado, apontando para cima, para representar a força de tensão (t).
Resolver forças Como o bloco é imóvel (em equilíbrio), as forças devem equilibrar. Precisamos resolver as forças em componentes paralelos e perpendiculares ao plano inclinado:
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paralelo ao plano inclinado: * A gravidade tem um componente paralelo ao plano:mg * sin (teta), onde teta é o ângulo da inclinação.
* A tensão atua diretamente nessa direção.
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perpendicular ao plano inclinado: * A gravidade tem um componente perpendicular ao plano:mg * cos (teta).
* A força normal equilibra esse componente.
Aplicando as leis de Newton *
A primeira lei de Newton: Um objeto em repouso permanecerá em repouso, a menos que seja acionado por uma força líquida. Como o bloco é imóvel, a força líquida que atua nele em ambas as direções (paralela e perpendicular ao plano) deve ser zero.
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paralelo ao avião: As forças são tensão (t) para cima e o componente da gravidade para baixo (mg * sin (teta)). Uma vez que eles devem equilibrar:
* T =mg * sin (teta)
Conclusão A magnitude da tensão na corda é igual ao componente do peso do bloco que está agindo paralelo ao plano inclinado. Isso pode ser calculado como:
t =mg * sin (teta) Onde:
* T é a tensão na corda
* M é a massa do bloco
* g é a aceleração devido à gravidade (aproximadamente 9,8 m/s²)
* Theta é o ângulo da inclinação