Caiu no vestibular

Bloco no elevador

International Junior Science Olympiad (IJSO)
Um bloco de peso 7,0 N flutua num líquido contido num recipiente, com 30% de seu volume emerso (figura a). A seguir, com um fio inextensível, prende-se o bloco ao fundo do recipiente (figura b).

Finalmente, o recipiente com o bloco preso ao fio é colocado no piso de um elevador que sobe acelerado com aceleração de módulo a = 2 m/s² (figura c). Considere a aceleração local da gravidade g = 10 m/s².

As intensidades das forças de tração no fio, nas situações relativas às figuras b e c são, respectivamente, iguais a:

a) 3,0 N e 2,5 N
b) 3,0 N e 3,6 N
c) 5,0 N e 4,8 N
d) 5,0 N e 6,4 N
e) 7,0 N e 7,0 N

Resolução:

Figura a:

P = E => P = d_L.0,70.V.g => d_L.V.g = P/0,70 (1)

Figura b:

E' = P + T' => P/0,70 = P + T' => T' = (P/0,70) - P => T' = (7,0/0,70) - 7,0 =>
T' = 3,0 N
                                                  
Figura c:

Como o elevador acelera para cima com aceleração de módulo a, equivale a criar no interior do elevador uma gravidade aparente dada por: g_ap = g + a. Assim, temos:

E'' = P'' + T'' => d_L.V.(g + a) = [m.(g + a)] + T'' =>
De (1), vem: d_L.V = P/0,70.g
Portanto: [P/(0,70.g).(g + a)] = [m.(g + a)] + T'' =>                 
[7,0/(0,70.10)].12 = [(7,0/10).12] + T'' => T'' = 3,6 N 
     
Resposta: b