Na Fig. 6-14, uma força horizontal F1 de módulo 10 N é aplicada a uma caixa que está sobre um piso, mas a caixa não se move. Quando o módulo da força vertical F2 aumenta a partir de zero, as grandezas a seguir aumentam, diminuem ou permanecem as mesmas: (a) o módulo da força de atrito estático fs a que a caixa está submetida; (b) o módulo da força normal FN exercida pelo piso sobre a caixa; © o valor máximo fs, máx á do módulo da força de atrito estático a que a caixa está submetida? (d) A caixa acaba escorregando?

Passo 1

Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma caixa sobre um piso com uma força horizontal F1 de 10 N aplicada, mas a caixa não se move. Além disso, uma força vertical F2 começa a aumentar a partir de zero. Vamos analisar como isso afeta três grandezas: a força de atrito estático fs, a força normal FN e o valor máximo da força de atrito estático fs, máxá. Também vamos ver se a caixa acaba escorregando. Para resolver isso, vamos usar conceitos de estática e atrito.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que a força de atrito estático fs impede o movimento da caixa. Ela é proporcional à força normal FN, que é a força que o piso exerce na caixa perpendicularmente. A relação é dada por:
fs <= mus FN
onde mus é o coeficiente de atrito estático.

Passo 3

Quando a força vertical F2 aumenta para cima, ela está reduzindo a força normal FN porque está tirando parte do peso da caixa. A força normal é calculada por:
FN = m g - F2
onde m é a massa da caixa e g é a aceleração da gravidade.

Passo 4

(a) Com a redução de FN, como fs é proporcional a FN, o módulo de fs também diminui. Então, quando F2 aumenta, fs diminui.
(b) Já vimos que FN = m g - F2. Como F2 está aumentando, FN está diminuindo.
© O valor máximo da força de atrito estático fs, máxá é dado por:
fs, máx = mus FN á
Como FN está diminuindo e mus permanece constante, fs, máxá também diminui.
(d) A caixa estava inicialmente estática porque a força de atrito era suficiente para equilibrar F1. Com a diminuição de fs devido ao aumento de F2, se fs se tornar menor que F1, a caixa começará a se mover. Portanto, a caixa acaba escorregando.

Resposta

(a) Diminui; (b) Diminui; © Diminui; (d) Sim, a caixa acaba escorregando.

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