(Diagrama de Corpo Livre) Construa o diagrama de corpo livre de uma pessoa empurrando uma caixa em um piso liso a uma velocidade continuamente crescente. Despreze o atrito entre a caixa e o piso liso.
Passo 1
Vamos resumir o que a questão pede: precisamos construir o diagrama de corpo livre de uma pessoa que está empurrando uma caixa em um piso liso, e a velocidade da caixa está aumentando continuamente. O conteúdo aqui é de Dinâmica, mais especificamente sobre Diagramas de Corpo Livre e Segunda Lei de Newton. Para resolver isso, vamos precisar identificar todas as forças que agem sobre a caixa.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um Diagrama de Corpo Livre. É uma representação gráfica que mostra todas as forças que atuam sobre um objeto isolado. No nosso caso, o objeto é a caixa que está sendo empurrada.
Passo 3
Agora, vamos identificar as forças que atuam na caixa:
- Força Aplicada (
): Esta é a força que a pessoa exerce para empurrar a caixa. Ela atua na direção do movimento, ou seja, horizontalmente para frente. - Força Peso (
): É a força com que a Terra atrai a caixa para baixo. Calculada por , onde é a massa da caixa e é a aceleração da gravidade. - Força Normal (
): É a força que o piso exerce sobre a caixa para sustentá-la. Ela atua na direção oposta à força peso, ou seja, para cima.
Passo 4
Como o piso é liso e estamos desprezando o atrito, não há nenhuma força de atrito agindo na caixa. Portanto, não precisamos considerar forças horizontais além da força aplicada pela pessoa.
Passo 5
Como a velocidade da caixa está aumentando continuamente, isso significa que há uma aceleração na direção do movimento. De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força resultante é igual à massa da caixa vezes a aceleração (
).
Passo 6
Vamos agora representar essas forças no diagrama:
-
Para a direção vertical:
- Força Peso (
) apontando para baixo. - Força Normal (
) apontando para cima.
- Força Peso (
-
Para a direção horizontal:
- Força Aplicada (
) apontando para a direita.
- Força Aplicada (
Resposta
O diagrama de corpo livre da caixa inclui:
- Força Aplicada (
) direcionada horizontalmente para a direita. - Força Peso (
) direcionada verticalmente para baixo. - Força Normal (
) direcionada verticalmente para cima.
Essas forças representam todas as interações que atuam sobre a caixa enquanto ela é empurrada com aceleração constante.
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