O bloco A é empurrado através de uma superfície horizontal com velocidade constante por uma mão que exerce força
. A superfície tem atrito. Repita a parte a e a parte b para o caso em que o bloco esteja acelerando.
Passo 1
Então, vamos lá! O enunciado fala sobre um bloco
que está sendo empurrado sobre uma superfície horizontal. Inicialmente, a velocidade é constante, e uma força
está sendo aplicada para isso, considerando que há atrito na superfície. Agora, a gente precisa analisar o que acontece quando o bloco está acelerando. Para resolver isso, vamos usar os conceitos de Dinâmica da Física, especificamente as Leis de Newton e a força de atrito. Vamos precisar entender como as forças interagem quando há aceleração.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da Segunda Lei de Newton, que diz que a força resultante sobre um objeto é igual à massa dele multiplicada pela aceleração:
Quando o bloco está se movendo com velocidade constante, a aceleração
é zero. Isso significa que a força que você aplica
está equilibrando exatamente a força de atrito
. Mas agora, queremos ver quando o bloco está acelerando, ou seja,
.
Passo 3
Vamos identificar as forças atuando no bloco:
- Força aplicada
: é a força que está empurrando o bloco. - Força de atrito
: é a resistência da superfície ao movimento do bloco. - Peso
: força devido à gravidade, . - Força normal
: força perpendicular à superfície, que nesse caso é igual ao peso porque a superfície é horizontal.
Passo 4
A força de atrito
pode ser calculada usando a fórmula:
Onde
é o coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície. Como a superfície é horizontal e não há força vertical além do peso e da normal, temos:
Então,
Passo 5
Agora, aplicando a Segunda Lei de Newton na direção horizontal, temos:
Substituindo
pela expressão encontrada:
Passo 6
Vamos rearranjar a equação para encontrar a aceleração
:
Simplificando:
Passo 7
Então, a aceleração do bloco quando ele está sendo empurrado com uma força
e há atrito na superfície é dada por:
Resposta
A aceleração do bloco é:
Exercícios relacionados
Uma partícula está sujeita a uma força
que lhe confere um potencial
, onde
e
. (A) Determine a força
.
Um bloco de massa igual a
, movendo-se inicialmente à velocidade
é freado por uma mola cuja constante elástica vale
. Calcule (A) a comprenssão máxima
da mola;
Identifique e nomeie todas as forças que atuam no objeto em cada situação descrita abaixo: Um tijolo cai do telhado de um prédio de três andares.
Identifique e nomeie todas as forças que atuam no objeto em cada situação descrita abaixo: Os blocos A e B estão conectados por um fio que passa por uma polia. O bloco B está caindo e arrastando o bloco A sobre uma mesa sem atrito. Analise o bloco A.