Exercícios sobre torque e uma chave de roda
(UCB) Suponha que determinada atleta segura uma massa de peso 400 N, de modo que braço e antebraço façam um ângulo reto conforme apresentado na figura.
Considerando que as velocidades relativas dos componentes desse sistema são nulas, as distâncias do ponto de aplicação das forças, a partir do cotovelo, são de 2,0 cm para o ligamento do músculo do bíceps, 30 cm para a massa e 10 cm para o centro de massa do antebraço, e que o peso do antebraço é de 20 N, o módulo da força exercida pelo ligamento do músculo do bíceps é igual a
a) 380 N.
b) 420 N.
c) 6.100 N.
d) 8.300 N.
e) 12.200 N.
Letra C
O torque feito pelo bíceps (τB) deve ser igual à soma dos torques feitos pela massa (τM) e pelo peso do antebraço (τAB). Sendo assim, podemos escrever que:
τB = τM + τAB
F.2 = 400.30 + 20.10
F.2 = 12000 + 200
F . 2 = 12200
F = 12200 ÷ 2 = 6100 N
(Unifor) Marcos Levi vai dirigindo seu veículo por uma estrada, quando de repente um dos pneus fura ao passar por um prego que se encontrava em seu caminho, obrigando-o a parar e trocar o pneu. Com a chave de rodas em formato de L, ele não conseguiu soltar os parafusos da roda do carro. Levi, lembrando-se das aulas de Física, consegue liberar os parafusos, aumentando o braço da chave com um cano de ferro que conduzia no porta-malas. Observe o esquema da chave L antes e depois da utilização do cano de ferro.
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A grandeza física que aumentou com o uso do cano de ferro foi:
a) Energia.
b) Torque.
c) Quantidade de movimento.
d) Impulso.
e) Força.
Letra B
O torque é fruto do produto da força pelo braço de alavanca (distância entre o ponto de aplicação da força e o eixo de rotação). Quanto maior for o braço de alavanca para a mesma força aplicada, maior será o torque produzido e menor será o esforço necessário para a rotação do sistema.
Um motorista tenta girar um parafuso de uma das rodas de seu carro que furou após passar sobre um prego. A distância entre o ponto de aplicação da força e o parafuso é de 30 cm, e a força é aplicada sobre um ângulo de 30° em relação à chave de roda. Sabendo que a distância entre a extremidade da chave de roda e o parafuso é de 40 cm, marque a alternativa correta:
a) O motorista faria menos esforço se aproximasse o ponto de aplicação da força do parafuso.
b) O giro do sistema seria mais efetivo se o ângulo de aplicação da força fosse de 45º.
c) O esforço feito pelo motorista seria menor se a distância entre o ponto de aplicação da força e o parafuso fosse maior.
d) A determinação do torque da força feita pelo motorista é τ = F.x.cos30º.
e) Todas as alternativas estão incorretas.
Letra C
a) Errada: Quanto mais distante do eixo de rotação, menor é o esforço necessário para a rotação de um sistema.
b) Errada: O giro do sistema seria mais efetivo se o ângulo de aplicação da força fosse de 90º.
c) Correta: Quanto mais distante do eixo de rotação, menor é o esforço necessário para a rotação de um sistema.
d) Errada: A determinação do torque da força feita pelo motorista é τ = F.x.sen30º
e) Errada.
Um motorista, ao trocar um pneu furado, executa os seguintes passos.
I. Acopla um cano de metal à chave de roda;
II. Gira os parafusos;
III. Retira a roda;
IV. Coloca o pneu reserva;
V. Aperta os parafusos apenas com o uso da chave de rodas.
Marque a alternativa correta a respeito dos passos detalhados acima.
a) Em I, a intenção foi aumentar o braço de alavanca a fim de facilitar o giro da roda.
b) Em V, o prolongamento da chave de roda não foi feito, pois o torque necessário para apertar os parafusos é muito menor que aquele necessário para afrouxá-los.
c) Em I, a intenção foi aumentar o braço de alavanca a fim de fazer um menor esforço para rotacionar os parafusos.
d) Em V, o prolongamento da chave de roda poderia deixar o processo mais lento, já que a força para apertar os parafusos é menor que a necessária para afrouxá-los.
e) Todas as alternativas estão incorretas.
Letra C
O torque sobre os parafusos é maior quanto maior é a distância entre o ponto de aplicação da força e o eixo de rotação.
