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Exercícios sobre torque de uma força

Exercícios de Física

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre o torque de uma força, grandeza vetorial que está relacionada com a força aplicada sobre um sistema capaz de rotacionar. Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior
questão 1

(Uece) Uma gangorra em um parquinho infantil é ocupada por dois gêmeos idênticos e de mesma massa, Cosmo e Damião. Na brincadeira, enquanto um dos irmãos sobe em um dos acentos do brinquedo, o outro desce no outro acento. O brinquedo pode ser descrito como uma haste rígida, com um acento em cada extremidade, e livre para girar em um plano vertical em torno do ponto central. Considere os torques na haste da gangorra exercidos pelas forças peso de Cosmo (τc) e de Damião (τd), em relação ao ponto central. Na configuração em que Cosmo está na posição mais alta, é correto afirmar que

a) c| < |τd|.

b) c| = |τd|.

c) c| > |τd|.

d) c| > –|τd|.

questão 2

(Udesc) Ao se fechar uma porta, aplica-se uma força na maçaneta para ela rotacionar em torno de um eixo fixo onde estão as dobradiças. Com relação ao movimento dessa porta, analise as proposições.

I. Quanto maior a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, menos efetivo é o torque da força.

II. A unidade do torque da força no Sl é o N.m, podendo também ser medida em Joule (J).

III. O torque da força depende da distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças.

IV. Qualquer que seja a direção da força, o seu torque será não nulo, consequentemente, a porta rotacionará sempre.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa II é verdadeira.

b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.

c) Somente a afirmativa IV é verdadeira.

d) Somente a afirmativa III é verdadeira.

e) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.

questão 3

Duas crianças estão brincando em uma gangorra. O brinquedo é feito de uma barra de madeira homogênea, possui 3 m de comprimento e o ponto fixo de giro está em seu centro. Sabendo que a criança mais leve está a 1,5 m do eixo de rotação da gangorra, qual deve ser a distância da criança mais pesada para que o sistema mantenha-se em equilíbrio horizontal?

Dados: Massas das crianças: 30 kg e 22 kg.
           Aceleração da gravidade: 10 m/s2

a) 1,10 m

b) 1,00 m

c) 1,25 m

d) 1,30 m

e) 1,50 m

questão 4

Um estudante de engenharia desenvolveu o projeto de um braço mecânico capaz de abrir e fechar portas a partir de um comando de voz. O equipamento deveria ser instalado atrás da porta e, a partir de um determinado comando, teria capacidade de rotacionar o sistema. Na montagem do sistema, o braço mecânico foi instalado de forma que a posição onde exercia a força capaz de rotacionar a porta correspondia à metade da largura desta. O projeto não foi avaliado com a nota máxima porque:

a) não há relevância no desenvolvimento de um braço mecânico com a finalidade de abrir portas.

b) a rotação da porta seria impossível se o braço mecânico fosse instalado na posição planejada.

c) o braço deveria ser instalado o mais próximo possível das dobradiças para que a rotação do sistema fosse executada com um menor esforço.

d) o braço deveria ser instalado o mais distante possível das dobradiças para que a rotação do sistema fosse executada com um menor esforço.

e) a posição escolhida para a instalação do braço mecânico corresponde à posição onde o esforço para rotação da porta é máximo.

respostas
Questão 1

Letra B

Como as crianças possuem mesma massa, o que lhes garante mesmo peso, e estão posicionadas na mesma distância em relação ao eixo de rotação da gangorra, os torques gerados pelos irmãos devem ser iguais.

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Questão 2

Letra D

I – Falsa. Quanto maior é a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, mais efetivo é o torque da força.

II – Falsa. O torque não é uma quantidade de energia, por isso, não pode ser determinado em joule (J).

III – Correta.

IV – Falsa. Para a determinação do torque, são consideradas somente forças perpendiculares a um sistema de rotação.

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Questão 3

Letra A

O equilíbrio será mantido se o torque gerado pelas duas crianças for exatamente o mesmo. Sabendo que o torque é o produto da força pela distância do ponto de aplicação dessa força ao eixo de rotação e que peso é o produto da massa pela aceleração da gravidade, temos:

τ1 = τ2

30 . 10 . x = 22 . 10 . 1,5

300 . x = 330

x = 1,10 m

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Questão 4

Letra D

O esforço necessário para rotacionar um sistema qualquer será tanto menor quanto maior for a distância de aplicação da força em relação ao eixo de rotação.

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