Atividade: Torque de uma Força

Nesta atividade, nós vamos praticar a utilização da fórmula T = Fd para calcular o torque de uma força em torno de um eixo de rotação e também calcular o torque resultante.

Q1:

Uma chave inglesa é utilizada por um mecânico para apertar uma porca. A chave inglesa tem 20 cm de comprimento e para apertar a porca é necessário um torque de 12 N⋅m. Qual é a força que o mecânico deve aplicar na extremidade da chave inglesa que opõe a extremidade que aperta a porca? A chave inglesa roda em torno de uma circunferência horizontal para apertar a porca.

Q2:

Um escadote que está erguido verticalmente é utilizado por bombeiros para alcançar janelas altas num edifício em chamas. O escadote tem 25 m de comprimento e um bombeiro está no escadote a 20 m da sua base. O bombeiro inclina-se horizontalmente para alcançar uma janela ao lado do escadote, puxando horizontalmente o escadote com uma força de 35 N. Qual é a intensidade do torque produzido pela base do escadote quando o bombeiro se inclina?

Q3:

Qual das seguintes fórmulas descreve corretamente a relação entre a força que atua num objeto, o torque que a força produz e a distância perpendicular da força a partir do ponto em que o objeto gira?

  • A 𝑇 = 𝐹 𝑑
  • B 𝑇 = 𝑑 𝐹
  • C 𝑇 = 𝐹 + 𝑑
  • D 𝑇 = 𝐹 𝑑
  • E 𝑇 = 𝐹 𝑑

Q4:

Uma chapa de massa 12 kg e densidade uniforme é equilibrada em um pivô, como mostrado no diagrama. Qual é a magnitude da força 𝐹 que equilibra a chapa horizontalmente? Dê sua resposta para o newton mais próximo.

Q5:

Uma gangorra consiste numa prancha de madeira horizontal de 5 m de comprimento com a sua massa equitativamente distribuída pelo seu comprimento. O fulcro da gangorra está localizado no centro da prancha. Uma criança de massa 28 kg senta-se na extremidade direita da gangorra e uma criança maior com uma massa de 35 kg senta-se na extremidade esquerda. A gangorra desce na extremidade da criança maior e esta empurra-se na gangorra, na direção do fulcro, para se elevar novamente. A criança maior deve estar a menos de uma certa distância do fulcro para a gangorra poder subir. Qual é essa distância?

Q6:

Uma prancha horizontal de densidade uniforme é mantida em equilíbrio por uma força exercida para baixo numa das extremidades, como se apresenta no diagrama. A massa da prancha é de 25 kg. Qual é a intensidade da força exercida para baixo?

Q7:

Uma corda de secar a roupa é presa ao topo de um poste, como se apresenta no diagrama. Qual é a intensidade do torque no topo do poste produzido pela tensão na corda de secar?

Q8:

Quanta força é necessária para produzir um torque de 90 N⋅m em um objeto sobre o ponto sobre o qual o objeto pode girar? A distância entre o ponto onde a força é aplicada e o ponto sobre o qual o objeto pode girar é 2,5 m.

Q9:

Quanto torque é produzido por uma força de 30 N agindo sobre um objeto a uma distância de 0,15 m a partir do ponto sobre o qual o objeto pode girar?

Q10:

Um poste com 15 m de comprimento e um peso de 25 N é colocado em repouso num fulcro no ponto a meio do seu comprimento. Na extremidade direita do poste, atua uma força para baixo de 10 N. Na extremidade esquerda, atua uma força para baixo de 15 N. Determine a distância do fulcro ao centro de massa do poste.

Q11:

Um mastro de bandeira na horizontal tem uma massa de 15 kg que está equitativamente distribuída pelos seus 4 m de comprimento. A extremidade esquerda do mastro está firmemente presa na parede de um edifício e na extremidade direita tem uma bandeira de massa 5 kg. O mastro está estável na sua posição horizontal. Qual é a intensidade do torque produzido pela parede onde o mastro está fixado?

Q12:

Um objeto é sujeito a um torque de 72 N⋅m em torno de um ponto quando uma força de 4,5 N é aplicada num segundo ponto no objeto. A força é aplicada numa direção perpendicular ao comprimento do objeto. Qual é a distância dos dois pontos?

Q13:

Um empregado equilibra uma bandeja grande no seu braço. A bandeja tem 50 cm de comprimento e o braço do empregado apoia a bandeja 15 cm da extremidade direita desta. O peso da bandeja é de 10 N, o qual está distribuído uniformemente e a 20 cm da extremidade esquerda da bandeja está uma dose de uma refeição que tem um peso de 20 N. O empregado utiliza a sua mão livre para premir para baixo a extremidade direita da bandeja para mantê-la horizontal. Qual é a intensidade da força que o braço de apoio da bandeja do empregado aplica nela? Arredonde a resposta a uma casa decimal.

Q14:

Uma árvore de Natal simétrica é decorada com enfeites. Um enfeite de massa 15 g é pendurado na árvore a uma distância horizontal de 20 cm à esquerda do seu centro de massa e um enfeite de 20 g é pendurado 25 cm à direita do centro de massa da árvore. A quantos centímetros do centro de massa da árvore deverá um enfeite de 50 g ser pendurado para produzir um torque nulo na árvore? Considere o sentido para a direita como o sentido positivo do deslocamento.

Q15:

As forças que atuam num objeto são as apresentadas no diagrama.

Determine a intensidade de 𝐹 . Responda com duas casas decimais.

Determine a intensidade da força de reação. Responda com duas casas decimais.

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