Na figura ao lado o bloco de massa
está apoiado sobre um bloco de massa
que está sobre uma mesa horizontal. O bloco m está ligado ao teto por um fio ideal (o que é um fio ideal?). O dinamômetro, também ideal, intercalado entre m e o teto, indica uma tensão no fio de 4 N. Indique os pares de forças que correspondem a
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de física envolvendo dois blocos: um de massa
sobre um bloco maior de massa
, que está sobre uma mesa. O bloco menor está preso ao teto por um fio ideal, e um dinamômetro indica uma tensão de 4 N nesse fio. O assunto aqui é dinâmica de corpos ligados e vamos precisar usar os conceitos de forças e equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um fio ideal e um dinamômetro ideal. Um fio ideal é aquele que não se estica e não tem massa, ou seja, transmite a força sem perdas. Já um dinamômetro ideal é um instrumento que mede forças sem atrapalhar o sistema, também sem massa e sem deformação.
Passo 3
Agora, vamos identificar as forças atuando no bloco de massa
. Temos duas forças principais:
- Peso (
): A força da gravidade puxando o bloco para baixo, calculada por , onde é a aceleração da gravidade ( ). - Tensão (
): A força no fio puxando o bloco para cima, que é de 4 N, conforme indicado pelo dinamômetro.
Passo 4
Vamos calcular o peso do bloco
:
Passo 5
Como o bloco está em equilíbrio (não está acelerando para cima nem para baixo), as forças para cima e para baixo se anulam. Então:
Mas aqui temos
e
. Isso indica que há uma força adicional agindo, que provavelmente é a força normal entre os dois blocos.
Passo 6
Agora, vamos olhar para o bloco maior de massa
. As forças atuando nele são:
- Peso (
): para baixo. - Força Normal (
): A força da mesa empurrando o bloco para cima. - Peso do bloco menor (
): O bloco menor também exerce um peso sobre o bloco maior.
Passo 7
Vamos calcular o peso combinado dos dois blocos:
Passo 8
Como os blocos estão em equilíbrio vertical, a força normal
deve equilibrar todo esse peso:
Resposta
Os pares de forças que correspondem são:
- No bloco menor
: - Peso (
) para baixo e Tensão ( ) para cima.
- Peso (
- No bloco maior
: - Peso total (
) para baixo e Força Normal ( ) para cima.
- Peso total (
Exercícios relacionados
Um bloco com 10 kg de massa repousa sobre uma superfície horizontal. O coeficiente de atrito entre o bloco e a superfície é
. No instante
, aplica-se uma força, de módulo 80 N, numa direção que forma
com a horizontal conforme a figura ao lado, que atua por 10 s. Qual a velocidade atingida pelo bloco após cessar a força?
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Um bloco com 1 kg (Bloco 2) de massa e outro com 4 kg (Bloco 1) estão sobre um plano horizontal liso de maneira que podem se mover sem atrito. Sobre o bloco mais leve, aplica-se uma força de módulo 5 N, com direção e sentido conforme ilustrado na figura abaixo. Determine a aceleração do conjunto.
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com uma força
que produz uma aceleração de 2,5 m/s
. © Desenhe um diagrama do corpo livre para caixa de
. Qual é a direção da força resultante sobre a caixa de
? Qual tem o maior módulo, a força T ou a força F?