Um bloco de 5 kg é empurrado ao longo de uma superfície horizontal com uma força constante de 25 N . A força de atrito cinético entre o bloco e a superfície é de 10 N .
(b) (5 Pontos): Desenhe o gráfico da velocidade (
) em função do tempo (t) para os 4 segundos de movimento
(b) (5 Pontos): Desenhe o gráfico da velocidade (
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um bloco de 5 kg que está sendo empurrado numa superfície horizontal com uma força constante de 25 N. Além disso, tem uma força de atrito cinético de 10 N agindo contra o movimento. A matéria que vamos usar aqui é a Cinemática e a Dinâmica, especificamente as leis de Newton para calcular a aceleração do bloco. Vamos precisar das fórmulas de força resultante e aceleração.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a força resultante que está agindo no bloco. A força resultante (F<sub>r</sub>) é a diferença entre a força aplicada (F) e a força de atrito (F<sub>atrito</sub>).
Substituindo os valores:
Passo 3
Agora que temos a força resultante, vamos calcular a aceleração (a) do bloco usando a segunda lei de Newton, que diz que força é igual a massa vezes aceleração:
Rearranjando para encontrar a aceleração:
Substituindo os valores:
Passo 4
Com a aceleração conhecida, podemos determinar como a velocidade do bloco varia com o tempo. A fórmula da velocidade em função do tempo, assumindo que a velocidade inicial (v₀) é zero, é:
Como v₀ = 0:
Passo 5
Vamos agora pensar no gráfico da velocidade (v) em função do tempo (t) para 4 segundos. No gráfico, o eixo horizontal representa o tempo e o eixo vertical representa a velocidade. Como a aceleração é constante, a velocidade vai aumentar de forma linear com o tempo.
- Em t = 0 s, v = 0 m/s
- Em t = 4 s, v = 3 m/s² * 4 s = 12 m/s
Portanto, o gráfico será uma linha reta que começa na origem (0,0) e sobe até o ponto (4,12), representando um aumento constante da velocidade.
Resposta
O gráfico da velocidade em função do tempo é uma linha reta que parte do ponto (0 s, 0 m/s) e vai até (4 s, 12 m/s), indicando que a velocidade aumenta de forma constante ao longo dos 4 segundos.