Considere um bloco de massa apoiado em uma parede, sendo o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a parede. O bloco está sujeito a ação de uma força (conforme a Figura 9). Considere a situação na qual o bloco desliza uma distância para baixo. a) Quais são as forças atuando sobre o bloco? b) Calcule o trabalho de cada uma das várias forças atuando no bloco.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos um bloco de massa apoiado em uma parede, com um coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a parede. Uma força está agindo sobre o bloco, fazendo com que ele deslize uma distância para baixo. O conteúdo que vamos usar aqui envolve forças, atrito e trabalho. Precisamos identificar todas as forças que atuam no bloco e calcular o trabalho realizado por cada uma delas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar todas as forças que estão agindo sobre o bloco. Existem algumas forças principais envolvidas:
  1. Força peso ( ): É a força da gravidade que puxa o bloco para baixo e é calculada por , onde é a aceleração devido à gravidade.
  2. Força normal ( ): É a força que a parede exerce perpendicularmente sobre o bloco para equilibrar a força .
  3. Força de atrito ( ): Devido ao atrito cinético, essa força age na direção oposta ao movimento do bloco, ou seja, para cima.
  4. Força aplicada ( ): É a força que está empurrando o bloco contra a parede.
Essas são as quatro forças principais que atuam no bloco enquanto ele desliza para baixo.

Passo 3

Agora, vamos calcular o trabalho realizado por cada uma dessas forças ao longo da distância .
  1. Trabalho da força peso ( ):
    O trabalho é dado por , onde é o ângulo entre a força e o deslocamento.
    • A força peso age na mesma direção do deslocamento (para baixo), então .
    • Assim, .
  2. Trabalho da força normal ( ):
    • A força normal é perpendicular ao deslocamento (a parede empurra horizontalmente, mas o bloco se move verticalmente), então .
    • Como , o trabalho da força normal é .
  3. Trabalho da força de atrito ( ):
    • A força de atrito age na direção oposta ao deslocamento (para cima quando o bloco desliza para baixo), então .
    • A força de atrito é . Como , então .
    • O trabalho é .
  4. Trabalho da força aplicada ( ):
    • A força aplicada atua horizontalmente, enquanto o deslocamento é vertical, então .
    • Assim, .

Resposta

As forças atuando sobre o bloco são:
a) Força peso ( ), força normal ( ), força de atrito ( ) e a força aplicada ( ).
b) Os trabalhos realizados por cada força são:
  • Trabalho da força peso:
  • Trabalho da força normal:
  • Trabalho da força de atrito:
  • Trabalho da força aplicada:

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