Dados da questão: D = 30 m; v = 5 m/s; m = 40 kg; g = 10 m²/s
a) A fórmula para calcular a força centrípeta é Fcp = m*v²/R
Sabendo que o raio é metade do diâmetro temos: R = D/2 = 30/2 = 15 m
Portanto a força centrípeta é Fcp = m*v²/R = 40*(5^2)/15 = 66,7 N
b) Primeiramente sabemos que o peso (P) aponta para baixo e a força normal para cima em qualquer das duas situações. O que muda nas duas posições é a força centrípeta, quando a criança está na posição mais alta a Fcp aponta para baixa (em direção ao centro da roda) e quando está na posição mais baixa a Fcp aponta para cima (em direção ao centro da roda). E por fim o somatório das forças em direções opostas (para cima e para baixo) tem que ser igual a 0, de modo a manter o equilíbrio.
Portanto quando a criança está na posição mais alta temos:
N = P + Fcp = m*g + Fcp = 40*10 + 66,7 = 466,7 N
E na posição mais baixa temos:
N + Fcp = P --> N = P - Fcp = m*g - Fcp = 40*10 - 66,7 = 333,3 N