Um pêndulo simples oscila com uma amplitude máxima de em relação à vertical, momento em que a tensão no cabo é de . Assinale a opção com o valor da tensão no ponto em que ele atinge sua velocidade máxima.


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Igor Ribeiro 22/06/2023, 00:24
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No instante de amplitude máxima, a velocidade instantânea é igual a zero, a altura do pêndulo, tomando como referência o ponto mais baixo da oscilação, vale a metade do comprimento $L$ do fio, e a tração que, de acordo com o enunciado, vale $10\space \text{N}$. Pelas leis de Newton, temos:$$10 - m\cdot g \cdot \cos 60° = \frac{m\cdot 0^2}{R} \implies mg = 20 \space \text{N}$$Pela conservação da energia mecânica $E_{mec} = E_p + E_{cin}$, temos que a velocidade máxima que o pêndulo possui ocorre na posição onde há a menor energia potencial, no caso, no ponto mais baixo da oscilação, em que $E_p = 0$. Assim, calculemos esta velocidade $v$, por Energia:$$mg \cdot \frac{L}{2} = \frac{m\cdot v^2}{2} \implies v^2 = gL$$No ponto mais baixo da oscilação, temos:$$T-mg = \frac{m\cdot v^2}{L} = mg \implies \boxed{T = 2mg = 40 \space \text{N}}$$$$\text{Alternativa } \mathbb{(D)}$$
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