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Q2006000 Física
Dois blocos de madeira A e B, conforme a figura ao lado, encontram-se conectados por meio de uma corda (inextensível e de massa desprezível), apoiada em uma polia cilíndrica maciça de raio R = 50 cm, que realiza a rotação em torno do seu centro de massa (o atrito do eixo da polia é desprezível). O coeficiente de atrito entre o bloco A, de peso 441 N, e a superfície plana é de 0,1. O bloco B, de peso 196 N, desloca-se para baixo com aceleração constante de 2 m/s2 . 14.png (292×258)
Admitindo que a aceleração da gravidade no local em que o sistema foi montado é de 9,8 m/s2 , qual o valor aproximado da massa da polia?
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Bloco A (horizontal):

  • PA​=441N
  • Força normal: NA​=441N
  • Fatrito ​=μNA ​=0,1×441N=44,1N

Bloco B (vertical):

  • PB​=196N
  • Aceleração é do conjunto: a=2m/s2

Para o bloco A:

TA ​−Fatrito ​=mA ​⋅a

Calculando a massa do bloco A:

mA ​=PA/g = 45kg

Substituindo na equação:

TA​−44,1=45×2

TA​−44,1=90

TA ​=134,1N

Para o bloco B:

PB ​−TB ​=mB​⋅a

Calculando a massa do bloco B:

mB = PB/g = 20kg

Substituindo na equação:

196−TB​=20×2

196−��=40

196−TB ​=40

TB ​=156N

A tensão na corda cria um torque na polia. Como a polia é maciça, seu momento de inércia I é dado por:

I=(1/2)​MR^2

M é a massa da polia e R=0,5m.

A aceleração angular α da polia está relacionada com a aceleração linear a dos blocos:

a = α.R

α=a/R​=4rad/s2

Os torques resultantes na polia são:

TR=I×α

onde ΔT=TB​−TA

ΔT=156−134,1=21,9N

Substituindo os valores:

21,9×0,5= (1/2)​M(0,5)^2×4

M=21,9kg

Portanto, a massa da polia é aproximadamente 21,9 kg.

Alternativa D

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