Um bloco de 15 kg é arrastado com velocidade constante sobre uma superfície horizontal rugosa por uma força de 70 N que atua a um ângulo de 20^circ em relação à horizontal. O bloco se desloca 5 m e o coeficiente de atrito cinético é 0,30 . Determine o trabalho realizado por:
(d) Qual é a energia dissipada devido ao atrito?

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o problema está pedindo. Temos um bloco de 15 kg sendo puxado com uma força de 70 N que faz um ângulo de 20° em relação à horizontal. Ele se move 5 metros sobre uma superfície rugosa, e o coeficiente de atrito cinético é 0,30. Queremos descobrir qual é a energia dissipada pelo atrito nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de força de atrito e trabalho realizado por essa força.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a força de atrito que está agindo no bloco. A força de atrito cinético (f) é dada pela fórmula:
f = muk cdot N
Onde:
  • é o coeficiente de atrito cinético (0,30)
  • é a força normal

Passo 3

Agora, precisamos determinar a força normal ( Fvertical = F cdot sin(theta) ). Em uma superfície horizontal, a força normal é igual ao peso do bloco menos a componente vertical da força aplicada. A força aplicada tem um ângulo de 20°, então a componente vertical é:
Fvertical = 70 cdot sin(20°)
Substituindo os valores:

Passo 4

Calculando sin(20°) approx 0,3420 Fvertical = 70 cdot 0,3420 approx 23,94 , N :

Passo 5

Agora, a força normal ( N = m cdot g - Fvertical N = 15 cdot 9,81 - 23,94 approx 147,15 - 23,94 approx 123,21 , N ) é:

Passo 6

Com a força normal calculada, podemos encontrar a força de atrito:
f = muk cdot N f = 0,30 cdot 123,21 approx 36,96 , N

Passo 7

Agora que temos a força de atrito, vamos calcular a energia dissipada por ela, que é o trabalho realizado pela força de atrito. A fórmula do trabalho ( W = f cdot d ) é:
Onde:
  • é a força de atrito (36,96 N)
  • é a distância percorrida (5 m)

Passo 8

Calculando o trabalho realizado pela força de atrito:
W = 36,96 cdot 5 = 184,8 , J

Resposta

A energia dissipada devido ao atrito é de aproximadamente 184,8 Joules.

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