Um aluno de massa m = 70 kg está deitado numa rede sustentada por dois cabos simétricos que formam ângulo ? =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Questão
Um aluno de massa m = 70 kg está deitado numa rede sustentada por dois cabos simétricos que formam ângulo ? = 30° com a horizontal. Calcule a tensão em cada cabo. Use g = 10 m/s². Fórmula: equilíbrio vertical 2T·sin? = m·g.
- A) Tensão é calculada como T = m·g + m·?.
- B) A tensão em cada cabo é de 350 N.
- C) A tensão total nos cabos é 350 N.
- D) T = m·g / (2·sin?) = 70·10/(2·sin30°) = 700 N em cada cabo.
- E) A tensão em cada cabo é de 1400 N.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças verticais. O aluno está em equilíbrio, então a soma das forças verticais é zero. A força peso é P = m·g = 70 · 10 = 700 N, para baixo. Os dois cabos puxam para cima, cada um com componente vertical T·sen30°.
- Escreva a equação de equilíbrio vertical dada no enunciado: 2·T·sen30° = m·g.
- Substitua os valores. Como sen30° = 0,5, temos 2·T·0,5 = 700, ou seja, T = 700 N. Isolando T pela forma da alternativa D: T = m·g / (2·sen30°) = 700 / (2·0,5) = 700 N em cada cabo.
- Verificação. Com T = 700 N em cada cabo, a componente vertical de cada um é 700 · 0,5 = 350 N, e a soma dos dois é 700 N, igual ao peso. Logo, o resultado está correto.
- Por que as outras estão erradas. A: a fórmula T = m·g + m·θ não tem sentido físico, pois soma força com grandeza de outra natureza. B: 350 N é o valor de m·g/2, obtido sem a divisão por sen30°. C: 350 N não é a tensão total nos cabos, e a soma correta das tensões é 1400 N. E: 1400 N é a soma das duas tensões (ou o valor de m·g/sen30°), não a tensão em cada cabo.
- O gabarito oficial D está correto.
💡 Dica: Aplique a fórmula do equilíbrio vertical para encontrar a tensão.
Alternativa por alternativa
Acredita que a tensão é a soma do peso com um termo proporcional à massa e ao ângulo, sem base em uma equação de equilíbrio. Não percebe que a fórmula não é dimensionalmente consistente.
Calcula corretamente o peso (700 N) e divide por 2, obtendo 350 N, mas esquece a componente de sen30° da equação 2T·sen30° = m·g.
Por que engana: Confundir a fórmula de tensão, aplicando incorretamente a relação entre a massa e a gravidade sem considerar o ângulo dos cabos.
Confunde a tensão em cada cabo com a tensão total e chega a 350 N, valor que não corresponde a nenhuma das grandezas corretas do problema.
Equilíbrio vertical: soma das componentes verticais das tensões (2T·sin?) deve equilibrar o peso m·g; isolando T obtém-se T = m·g/(2·sin?).
Usa T = m·g / sen30° = 1400 N, esquecendo o fator 2 da soma das componentes verticais dos dois cabos, ou confunde a soma das tensões com a tensão em um único cabo.
Raio-X da questão
tensão em cabos
avaliacao
equilibrio de forças · seno e cosseno
Revisar as leis de Newton e equilíbrio de forças.
Confundir a fórmula de tensão, aplicando incorretamente a relação entre a massa e a gravidade sem considerar o ângulo dos cabos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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