Uma corda é usada para puxar um bloco de com velocidade constante, por , em um piso horizontal. A força que a corda exerce sobre o bloco é abaixo da horizontal. Quais são (a) a força de reação normal N que o piso exerce sobre o bloco, (b) o trabalho realizado pela força da corda e pela força de atrito e © o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o piso. ( 0,7 ponto).

Passo 1

Vamos resolver um exercício de física onde temos um bloco de sendo puxado por uma corda com força constante de a um ângulo de abaixo da horizontal, movendo-se a velocidade constante por uma distância de em um piso horizontal. Vamos precisar dos conceitos de força normal, trabalho realizado pelas forças e coeficiente de atrito cinético para encontrar as respostas às partes (a), (b) e ©.

Passo 2

Parte (a): Encontrar a força de reação normal que o piso exerce sobre o bloco.
Primeiro, vamos entender o que é a força normal. A força normal é a força que uma superfície exerce sobre um objeto em contato com ela, perpendicularmente à superfície. No nosso caso, o piso exerce uma força normal sobre o bloco.
Para encontrar , consideramos as forças verticais atuando no bloco. Como o bloco está se movendo a velocidade constante, a soma das forças na vertical deve ser zero (equilíbrio).
As forças verticais são:
  • O peso do bloco, , para baixo.
  • A componente vertical da força da corda, , também para baixo.
  • A força normal , para cima.
Então, a equação fica:
Substituindo os valores:
Então:

Passo 3

Parte (b): Calcular o trabalho realizado pela força da corda e pela força de atrito.
O trabalho realizado por uma força é dado por:
onde:
  • é a magnitude da força,
  • é a distância,
  • é o ângulo entre a força e a direção do movimento.
Trabalho da força da corda:
A força da corda tem uma componente horizontal que realiza trabalho no sentido do movimento.
Trabalho da força de atrito:
A força de atrito se opõe ao movimento, então o ângulo e .
Primeiro, precisamos encontrar a força de atrito :
Mas como ainda não encontramos , vamos deixar a expressão do trabalho em termos de :

Passo 4

Parte ©: Encontrar o coeficiente de atrito cinético entre o bloco e o piso.
Como o bloco está se movendo a velocidade constante, a força de atrito é igual à componente horizontal da força da corda.
Agora, usando , podemos encontrar :

Resposta

(a) A força de reação normal é aproximadamente .
(b) O trabalho realizado pela força da corda é aproximadamente e pela força de atrito é .
© O coeficiente de atrito cinético é aproximadamente .

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