Duas caixas, uma de massa de
e outra de
, estão em repouso sobre a superfície sem atrito de um lago congelado, ligadas por uma corda leve (ver figura). Uma mulher usando um tênis de solado áspero (de modo que ela possa exercer tração sobre o solo) puxa horizontalmente a caixa de
com uma força
que produz uma aceleração de
.
b) Desenhe um diagrama de corpo livre para a caixa de
. Use esse diagrama e a segunda lei de Newton para achar a tensão T na corda que conecta as duas caixas.
b) Desenhe um diagrama de corpo livre para a caixa de
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão de Física! A gente tem duas caixas, uma de 4 kg e outra de 6 kg, ligadas por uma corda, e estão sobre um lago congelado sem atrito. A mulher está puxando a caixa de 6 kg com uma força que faz as caixas acelerarem a 2,50 m/s². O conteúdo aqui envolve as Leis de Newton, especialmente a segunda lei. Vamos precisar desenhar um diagrama de corpo livre para a caixa de 4 kg e usar a segunda lei para encontrar a tensão
na corda.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar no diagrama de corpo livre da caixa de 4 kg. Um diagrama de corpo livre mostra todas as forças agindo sobre um objeto. Para a caixa de 4 kg, temos duas forças principais:
- A força peso (
) puxando para baixo, que é , onde e . - A tensão (
) na corda puxando para a direita, já que a mulher está puxando a outra caixa e essa força se transmite pela corda.
Passo 3
Agora, aplicamos a segunda lei de Newton, que diz que a força resultante é igual à massa vezes a aceleração (
). Na direção horizontal, a única força agindo na caixa de 4 kg é a tensão
.
Passo 4
Como a caixa está acelerando a
, podemos escrever:
Substituindo os valores:
Passo 5
Fazendo a conta:
Resposta
A tensão
na corda que conecta as duas caixas é de 10,0 N.