Desenhar diagramas de interação que descrevem as seguintes situações: Um barbante sem massa puxa uma caixa pelo chão. O atrito não é desprezível.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para desenharmos diagramas de interação para uma situação onde um barbante sem massa está puxando uma caixa pelo chão, considerando que o atrito não é desprezível. Isso se enquadra na área de Mecânica, mais especificamente em Dinâmica, onde estudamos as forças que atuam nos objetos. Para resolver isso, vamos precisar entender as diferentes forças envolvidas e como representá-las num diagrama de interação, também conhecido como diagrama de corpo livre.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as forças que atuam na caixa. Quando uma caixa é puxada, há algumas forças principais envolvidas:
- Força de Tensão (
): Esta é a força exercida pelo barbante na caixa. - Força Gravitacional ou Peso (
): É a força com que a Terra atrai a caixa para baixo. - Força Normal (
): É a força de contato que o chão exerce na caixa, perpendicular à superfície. - Força de Atrito (
): Como o atrito não é desprezível, essa força se opõe ao movimento e atua na direção contrária à força de tensão.
Passo 3
Vamos falar sobre a Força de Tensão (
). Como o barbante é sem massa, toda a força que ele exerce na caixa é transmitida diretamente. Essa força puxa a caixa na direção do barbante, geralmente horizontal se a superfície for plana.
Passo 4
A Força de Atrito (
) surge porque a caixa está se movendo ou tem a tendência de se mover pelo chão. Essa força depende do coeficiente de atrito (
) entre a caixa e o chão e da Força Normal (
), que nesse caso é igual ao peso da caixa se a superfície for horizontal e não houver outras forças verticais agindo.
A fórmula para o atrito é:
Passo 5
A Força Gravitacional (
) é calculada multiplicando a massa (
) da caixa pela aceleração da gravidade (
):
A Força Normal (
), em uma superfície plana, é igual em magnitude e oposta em direção à força gravitacional:
Resposta
Assim, no diagrama de interação da caixa, teremos:
- A força de tensão (
) puxando horizontalmente para a direita. - A força de atrito (
) puxando horizontalmente para a esquerda. - A força gravitacional (
) puxando verticalmente para baixo. - A força normal (
) empurrando verticalmente para cima.
Esse diagrama ajuda a visualizar todas as forças atuando na caixa e facilita a análise das situações de equilíbrio ou movimento.
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