O conjunto dos treٌs blocos da figura abaixo têm massa iguais a
, 5 kg e
. Eles se movem, sobre uma superfície horizontal, para a direita devido a uma força
aplicada ao bloco
, sem apresentar movimento relativo entre eles. A base do bloco A e a superfície horizontal são bem lubrificadas de forma que
atrito entre o bloco A e a superfície é desprezível. As superfícies de contato entres os blocos são de alumínio não lubrificado, com coeficientes de atrito cinético
1,4 e estático
.
(a) Faça diagramas de corpo livre claramente designados para cada um dos blocos, identificando os pares de força de ação e reação da terceira lei de Newton.
(a) Faça diagramas de corpo livre claramente designados para cada um dos blocos, identificando os pares de força de ação e reação da terceira lei de Newton.
Passo 1
Então, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos três blocos com massas diferentes que estão se movendo juntos sobre uma superfície horizontal sem atrito significativo entre o bloco A e a base. A força
está puxando o bloco A para a direita, e as superfícies de contato entre os blocos têm atrito. O conteúdo principal aqui envolve a dinâmica de sistemas de blocos e o uso de diagramas de corpo livre para identificar as forças atuantes e os pares de ação e reação de acordo com a terceira lei de Newton. Para resolver isso, vamos precisar entender bem as forças envolvidas em cada bloco.
Passo 2
Vamos começar desenhando o diagrama de corpo livre para o bloco A. Imagine o bloco A sendo puxado para a direita pela força
. Além disso, ele tem a força peso
atuando para baixo e a força normal da superfície para cima. Também, como o bloco A está em contato com o bloco B, há uma força de atrito entre eles que age para a esquerda no bloco A.
Forças no bloco A:
-
para a direita. -
para baixo. - Força normal
para cima. - Força de atrito
para a esquerda.
Passo 3
Agora, vamos para o bloco B. O bloco B está sendo empurrado para a direita pelo bloco A e para a esquerda pelo bloco C. Ele também tem a sua própria força peso
atuando para baixo e a força normal do bloco A para cima. As forças de atrito entre os blocos A e B atuam sobre o bloco B.
Forças no bloco B:
- Força de atrito
para a direita (ação do bloco A sobre B). - Força de atrito
para a esquerda (ação do bloco C sobre B). -
para baixo. - Força normal
para cima.
Passo 4
Finalmente, vamos analisar o bloco C. O bloco C está sendo puxado para a direita pelo bloco B. Ele também tem a força peso
para baixo e a força normal do bloco B para cima. As forças de atrito entre os blocos B e C atuam sobre o bloco C.
Forças no bloco C:
- Força de atrito
para a direita (ação do bloco B sobre C). -
para baixo. - Força normal
para cima.
Passo 5
Agora, vamos identificar os pares de ação e reação de acordo com a terceira lei de Newton para cada bloco:
-
Entre o bloco A e a força aplicada
: - Ação:
no bloco A para a direita. - Reação: O bloco A exerce uma força igual e oposta sobre a fonte de
para a esquerda.
- Ação:
-
Entre os blocos A e B:
- Ação: Força de atrito
no bloco A para a esquerda. - Reação: Força de atrito
no bloco B para a direita.
- Ação: Força de atrito
-
Entre os blocos B e C:
- Ação: Força de atrito
no bloco B para a esquerda. - Reação: Força de atrito
no bloco C para a direita.
- Ação: Força de atrito
-
Entre cada bloco e a gravidade:
- Para cada bloco, a força peso
para baixo tem como reação a força normal igual e oposta para cima.
- Para cada bloco, a força peso
Resposta
Desenhamos os diagramas de corpo livre para cada bloco identificando todas as forças atuantes e os pares de ação e reação conforme a terceira lei de Newton. Cada bloco A, B e C tem forças de peso, forças normais, forças de atrito entre si e a força aplicada
no bloco A. Os pares de ação e reação foram claramente identificados para cada interação entre os blocos e as forças externas.