Uma corda puxa um caixote de madeira de 10 kg por 3,0 m ao longo de um piso de madeira. Qual é o aumento de energia térmica do sistema caixote-piso? Considere que o coeficiente de atrito cinético é 0,20.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um caixote de madeira de 10 kg sendo puxado por uma corda por 3,0 metros em um piso de madeira. A pergunta é: qual é o aumento de energia térmica desse sistema? Para resolver isso, vamos precisar conhecer conceitos de força de atrito, trabalho e energia térmica.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a força normal (N), que é a força perpendicular ao piso. No caso de um objeto apoiado em uma superfície horizontal, a força normal é igual ao peso do objeto. A fórmula é:
Onde:
-
(massa do caixote) -
(aceleração da gravidade)
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular a força de atrito cinético (
). A força de atrito que resiste ao movimento é dada por:
Onde:
-
(coeficiente de atrito cinético) -
(força normal que calculamos)
Então:
Passo 4
O próximo passo é calcular o trabalho realizado contra a força de atrito. O trabalho (
) é dado por:
Onde:
-
(força de atrito) -
(distância percorrida)
Então:
Esse trabalho é a energia que está sendo convertida em energia térmica devido ao atrito entre o caixote e o piso.
Resposta
O aumento de energia térmica do sistema caixote-piso é de 58,8 joules.