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:
N = m times g
Onde:
  • N = 10 , kg times 9,8 , m/s^2 = 98 , N (massa do caixote)
  • (aceleração da gravidade)
Então:

Passo 3

Agora, vamos calcular a força de atrito cinético ( fk = mu times N ). A força de atrito que resiste ao movimento é dada por:
fk = 0,20 times 98 , N = 19,6 , N
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 ( W = fk times d ) é dado por:
W = 19,6 , N times 3,0 , m = 58,8 , J
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.

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