[CONCURSO SEED PR - FÍSICA] EXERCÍCIO 19 – RESOLVIDO

Exercício Resolvido do da prova de física do concurso SEED PR - 2023, EDITAL Nº 011/2023 –DRH/SEAP
A balança de torção de Cavendish é usada para determinar o valor da constante gravitacional. Ela consiste de duas esferas pequenas de mesma massa (m) fixadas em posições diametralmente opostas a uma haste leve e rígida no formato de T invertido. A haste é sustentada verticalmente por um fio, o que permite a rotação da haste em torno de seu eixo longitudinal, que também é um eixo de simetria. Quando duas outras esferas maiores de massa M são aproximadas das esferas menores, é observada uma pequena torção na balança. O ângulo de torção é medido com o auxílio de um sistema composto por um feixe de laser e um espelho fixado ao eixo vertical da haste, assim como ilustrado na figura abaixo. Se necessário considere G = 6,67 x 10-11 N.m²/kg², adote a aproximação: 6,67 = 20/3.
Suponha que a massa das esferas maiores seja 𝑴=𝟐𝒌𝒈 e das esferas menores seja 𝒎=𝟏𝟎𝒈, que o comprimento do braço horizontal da haste seja 𝑳=𝟒𝟎,𝟎𝒄𝒎 e que a distância de afastamento entre os centros de massa das esfera pequenas e grandes seja 𝒓=𝟐,𝟎𝒄𝒎. Assinale a alternativa que apresenta o torque resultante sobre o sistema composto pela haste e as esferas pequenas, em relação ao eixo de rotação da balança. a) 3,3×10−9𝑁𝑚
b) 1,3×10−9𝑁𝑚
c) 6,7×10−10𝑁𝑚
d) 6,7×10−11𝑁𝑚
e) 2,7×10−11𝑁𝑚

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