Dentre os discos disponíveis, aquele com a maior massa que ainda mantém o sistema em equilíbrio é o da letra b) 10 kg. Isso se deve ao fato de que o disco deve possuir no máximo 12,5 kg. Esse valor é encontrado por meio do balanço dos momentos em relação a um dos apoios.
Como calcular os momentos gerados no sistema?
Se analisarmos as forças envolvidas, vemos que podemos fazer o balanço dos momentos (ou torques) gerados em relação ao suporte S2.
Do lado esquerdo do apoio, temos 3/4 da barra, com massa de 7,5 kg. O peso dessa porção da barra estará atuando no centro dela, a 0,75 m do apoio S2. Essa força gera um momento no sentido anti-horário.
Do lado direito do apoio, nós temos o peso do disco atuando a 0,4 m do apoio S2. Além disso, temos o peso do restante da barra, que mede 1/4 dela, cujo peso atua a 0,25 m do apoio S2. Essas duas forças geram um momento no sentido horário.
Os momentos devem anular-se, o que significa que devem ser equivalentes. Sendo assim, podemos montar a equação:
Me = Md
(3/4)*mb*g*0,75 = md*g*0,4 + (1/4)*mb*g*0,25
em que:
- Me = momentos à esquerda de S2
- Md = momentos à direita de S2
- mb = massa da barra (10 kg)
- md = massa do disco
- g = gravidade (10 m/s²)
(3/4)*10*10*0,75 = md*10*0,4 + (1/4)*10*10*0,25
56,25 = 4md + 6,25
4md = 56,25 - 6,25
4md = 50
md = 50/4
md = 12,5 kg
Ou seja, o disco deve ter no máximo 12,5 kg para que o sistema permaneça em equilíbrio.
Dentre os discos disponíveis que possuem massa inferior a 12,5 kg, o maior é o da letra b) 10 kg. Portanto, esse é o maior peso que mantém o sistema em equilíbrio.
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