Determine explicitamente a equação de movimento (EDM) da partícula
e todas as reações dinâmicas;
Passo 1
Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos resumir o que a gente precisa fazer aqui. A questão pede para a gente determinar explicitamente a Equação de Movimento (EDM) da partícula F e todas as reações dinâmicas envolvidas. Isso significa que vamos usar conceitos de dinâmica, especificamente a segunda lei de Newton, para descrever como a partícula F se move sob a ação das forças que atuam sobre ela. Vamos precisar desenhar um diagrama de corpo livre da partícula F e identificar todas as forças envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos desenhar o diagrama de corpo livre da partícula F. Imagine a partícula F isolada, e vamos representar todas as forças que atuam sobre ela. Essas forças podem incluir forças aplicadas, forças de atrito, forças normais, e qualquer outra reação dinâmica.
Passo 3
Agora, vamos identificar e listar todas as forças que atuam na partícula F. Por exemplo:
- Força aplicada (Fₐ): uma força que está puxando ou empurrando a partícula.
- Força de atrito (f): resistência ao movimento.
- Força normal (N): perpendicular à superfície de contato.
- Peso §: força gravitacional atuando para baixo.
Passo 4
Com as forças identificadas, vamos aplicar a segunda lei de Newton, que diz que a força resultante (ΣF) é igual à massa (m) vezes a aceleração (a):
Vamos fazer isso separadamente para cada direção (horizontal e vertical) se for o caso.
Passo 5
Vamos somar as forças na direção horizontal. Supondo que Fₐ está puxando para a direita e o atrito está para a esquerda, temos:
Aqui, f (força de atrito) pode ser calculada como:
onde μ é o coeficiente de atrito e N é a força normal.
Passo 6
Agora, vamos somar as forças na direção vertical. Se a superfície é horizontal e não há movimento vertical, a soma das forças verticais é zero:
onde g é a aceleração da gravidade.
Passo 7
Substituindo a força normal (N) na equação do atrito:
Agora, voltamos à equação horizontal:
Passo 8
Finalmente, isolamos a aceleração (a) para obter a equação de movimento:
Resposta
A equação de movimento da partícula F é:
E as reações dinâmicas envolvidas são a força de atrito
e a força normal
.