Uma questão de fisica . Ajuda?

Após a ocorrência de um pequeno acidente, um astronauta necessita fazer um reparo na parte externa de sua espaçonave, que possui um formato cilíndrico com um raio de 10m. Ressalte-se que a nave espacial está girando em torno de seu próprio eixo, dando uma volta completa a cada 20segundos, e o astronauta precisa se segurar na mesma para realizar o conserto e não ser lançado no espaço. Para que o astronauta de 70kg se mantenha preso à espaçonave, a força mínima, em newtons, será:

a) 72 c) 2/10 e) 70

b) 2 d) 7

Como se resolve isto ???

Comments

  • Notação utilizada na resolução:

    V --> velocidade linear

    W --> velocidade angular

    R --> raio da trajetória circular

    f --> freqüência

    n --> número de voltas

    t --> tempo

    (pi) --> número pí = 3,1415 .....

    F --> força feita pelo astronauta

    Fc--> força centrípeta

    m --> massa do astronauta

    RESOLUÇÃO:

    Primeiramente vamos calcular a freqüência de rotação da espaçonave:

    f = (n / t) ; a espaçonave da 1 volta (n=1) a cada 20s (t=20s)

    f = 1/20 Hz [Hz] --> hertz (unidade de freqüência no SI)

    Vamos calcular a velocidade linear onde o astronauta se encontra:

    V = W R ; mas: W = 2 (pi) f => então V = 2 (pi) f R

    Como o astronauta deve ficar agarrado à espaçonave pelo lado de fora, temos que o raio da sua trajetória circular é R=10m.

    Assim, substituindo a freqüência e o raio na equação da velocidade linear, temos:

    V = 2 (pi) (1/20) 10; multiplicando o 2 e o 10 que estão em cima.

    V = 20 (pi) (1/20) ; simplificando o 20 que está em cima com o 20 que está em baixo, temos:

    V = (pi) m/s

    Precisamos encontrar a força mínima necessária que o astronauta deve fazer para se manter agarrado à espaçonave. Como ele descreve uma trajetória circular, ele deve fazer uma força na direção radial (direção da "linha" que liga o astronauta ao centro do cilindro(epaçonave)). Como sabemos nessa direção atua a força resultante centrípeta que aponta para o centro da trajetória circular. Sendo assim, a força mínima necessária que o astronauta deve fazer deve ser igual a força centrípeta.

    Calculando a força:

    F = Fc => F = m (V²/R) ; onde a massa do astronauta m=70kg

    Substituindo os valores:

    F= 70 (pi)²/10 ; simplificando o 70 em cima com o 10 em baixo.

    F = 7 (pi)² N (Newtons) => ESTA É A RESPOSTA

    Não está muito claro nas alternativas que vc colocou em cima na questão, mas me parece que a resposta correta corresponde a letra A.

    Espero ter ajudado.

    Abraço!

  • Por que a velocidade angular vai ser 2pi. Não me fez muito sentido a parte V= W.R

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