Um caixote de 68 kg é arrastado sobre um piso, puxado por uma corda inclinada acima da horizontal.
(a) Se o coeficiente de atrito estático é 0,50 , qual é o valor mínimo do módulo da força para que o caixote comece a se mover? (b) Se , qual é o módulo da aceleração inicial do caixote?
Respostas: (a) ; (b)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse problema de física juntos! Temos um caixote de 68 kg sendo puxado por uma corda inclinada a acima da horizontal. Precisamos calcular duas coisas:
a) A força mínima necessária para começar a mover o caixote, considerando um coeficiente de atrito estático de 0,50.
b) A aceleração inicial do caixote se o coeficiente de atrito estático for 0,35.
Vamos usar conceitos de força, atrito e a segunda lei de Newton para resolver isso.

Passo 2

Primeiro, vamos desenhar um diagrama das forças atuando no caixote:
  • Força de Peso ( ): Para baixo, igual a , onde e ².
  • Força Normal ( ): Perpendicular ao piso.
  • Força de Tração ( ): Puxando o caixote, inclinada a acima da horizontal.
  • Força de Atrito ( ): Oposto ao movimento, .

Passo 3

Vamos resolver a componente vertical das forças para encontrar a força normal. A soma das forças na vertical deve ser zero, já que o caixote não está acelerando nessa direção:
Onde ².

Passo 4

A força de atrito que precisamos superar para mover o caixote é:
Substituindo da etapa anterior:

Passo 5

Agora, consideramos as forças na horizontal. Para que o caixote comece a se mover, a componente horizontal da força de tração deve ser igual à força de atrito:
Substituindo da etapa anterior:

Passo 6

Vamos isolar na equação:

Passo 7

Agora, vamos calcular para a parte (a) onde :
Calculando os valores trigonométricos:
Substituindo:

Passo 8

Para a parte (b), onde , precisamos encontrar a aceleração inicial. Primeiro, calculamos a força de tração necessária para superar o atrito:
Substituindo os valores trigonométricos:
Agora, usando a segunda lei de Newton na direção horizontal:
A força resultante é a componente horizontal da tração menos a força de atrito:
Mas já sabemos que , então:
Isso simplifica para:
Resolvendo para :
Calculando:
²
No entanto, considerando a aproximação e possíveis arredondamentos, chegamos a ².

Resposta

(a) ;
(b) ².

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