Um bloco de massa
está sobre um piso horizontal e é puxado por uma força
paralela ao piso ao longo de uma distância D. Há atrito entre o piso e o bloco, cujo coeficiente de atrito vale
. Determine em função de
e g (aceleração da gravidade):
a) 0 trabalho da força normal; da força peso; da força de atrito e da força
.
a) 0 trabalho da força normal; da força peso; da força de atrito e da força
Passo 1
Então, a gente tem aqui um exercício de física, mais especificamente de estática e trabalho das forças. A situação é a seguinte: um bloco de massa
está apoiado em um piso horizontal e é puxado por uma força
ao longo de uma distância
. Tem atrito entre o bloco e o chão, com coeficiente de atrito
. A gente precisa calcular o trabalho realizado por várias forças nesse cenário: a força normal, a força peso, a força de atrito e a força
. Para resolver isso, vamos usar a definição de trabalho na física e entender como cada força atua nessa situação.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é trabalho na física. O trabalho (
) realizado por uma força é dado pela fórmula:
onde:
-
é a intensidade da força, -
é a distância ao longo da qual a força é aplicada, -
é o ângulo entre a direção da força e a direção do deslocamento.
Vamos analisar cada força uma por uma.
Passo 3
Trabalho da força normal (
):
A força normal é a força que o piso exerce sobre o bloco, perpendicularmente. Nesse caso, o deslocamento do bloco é horizontal, enquanto a força normal é vertical. Portanto, o ângulo
entre a força normal e o deslocamento é 90 graus.
Aplicando a fórmula do trabalho:
Como
, temos:
Então, o trabalho da força normal é zero.
Passo 4
Trabalho da força peso (
):
A força peso é a força gravitacional que age para baixo sobre o bloco. Novamente, o deslocamento é horizontal, e a força peso é vertical, formando um ângulo de 90 graus entre elas.
Aplicando a fórmula:
Como
, temos:
Portanto, o trabalho da força peso também é zero.
Passo 5
Trabalho da força de atrito (
):
A força de atrito sempre age na direção oposta ao movimento. Nesse caso, a força de atrito é horizontal e oposta ao deslocamento, formando um ângulo de 180 graus.
Primeiro, calculamos a força de atrito:
Como o bloco está em repouso verticalmente, a força normal
é igual à força peso
. Então:
Agora, aplicamos a fórmula do trabalho:
Sabemos que
, então:
O trabalho da força de atrito é negativo, indicando que a força está retirando energia do sistema.
Passo 6
Trabalho da força
:
A força
está sendo aplicada na mesma direção do deslocamento, formando um ângulo de 0 graus.
Aplicando a fórmula do trabalho:
Como
, temos:
Portanto, o trabalho da força
é positivo, indicando que está adicionando energia ao sistema.
Resposta
O trabalho realizado por cada força é:
- Força normal (
): - Força peso (
): - Força de atrito (
): - Força
:
Exercícios relacionados
A figura abaixo mostra um sistema, inicialmente em repouso, composto por um bloco A de massa Ma e um bloco
de massa Mb. Eles estão interligados por um fio que passa através de uma polia livre de atrito e de massa desprezível. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco A e o todo da mesa é
. Use o teorema trabalho-energia cinética para calcular o módulo da velocidade final dos blocos, após eles percorrerem uma distância d.
(Fuvest-SP) Uma granada foi lançada verticalmente, a partir do chão, em uma região plana. Ao atingir sua altura máxima, 10 s após o lançamento, a granada explodiu, produzindo dois fragmentos com massa total igual a 5 kg, lançados horizontalmente. Um dos fragmentos, com massa igual a 2 kg, caiu a 300 m, ao Sul do ponto de lançamento, 10 s depois da explosão. Pode-se afirmar que a parte da energia liberada na explosão, e transformada em energia cinética dos fragmentos, é aproximadamente de: a) 900 J b) 1.500 J c) 3.000 J d) 6.000 J e) 9.000 J
Um bloco de massa
está sobre um piso horizontal e é puxado por uma força
paralela ao piso ao longo de uma distância D. Há atrito entre o piso e o bloco, cujo coeficiente de atrito vale
. Determine em função de
e g (aceleração da gravidade):
b) A velocidade do bloco após percorrer a distância D.
b) A velocidade do bloco após percorrer a distância D.
Um bloco de massa
está sobre um piso horizontal e é puxado por uma força
inclinada de um ângulo
(ângulo medido com a horizontal). O bloco é puxado ao longo de uma distância D. Há atrito entre o piso e o bloco, cujo coeficiente de atrito vale
. Determine em função de D,
e g (aceleração da gravidade):
a) trabalho da força normal, da força peso, da força de atrito e da força
.
a)