Um corpo de massa
está apoiado sobre uma superfície horizontal. Uma força externa produz no corpo um deslocamento
. O coeficiente de atrito estático entre o corpo e a superfície
. Calcule o trabalho realizado pela força externa para deslocar o corpo com velocidade constante
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um corpo com massa
apoiado numa superfície horizontal. Uma força externa está puxando esse corpo e fazendo ele se mover
. O coeficiente de atrito estático entre o corpo e a superfície é
. Nosso objetivo aqui é calcular o trabalho que essa força externa realiza para deslocar o corpo com velocidade constante.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de trabalho, força de atrito e equilíbrio de forças.
Passo 2
Primeiro, como o corpo está se movendo com velocidade constante, a força resultante sobre ele é zero. Isso significa que a força externa que está puxando o corpo deve estar equilibrando exatamente a força de atrito que resiste ao movimento.
A força de atrito estático máxima pode ser calculada usando a fórmula:
onde
é a força normal. Como a superfície é horizontal e não há outras forças verticais além do peso e da força normal, temos:
com
sendo a aceleração da gravidade.
Passo 3
Vamos calcular a força normal:
Agora, calculamos a força de atrito:
Passo 4
Como a força externa
está equilibrando a força de atrito para manter a velocidade constante, temos:
Passo 5
Agora, para encontrar o trabalho realizado pela força externa, usamos a fórmula do trabalho:
onde
é a força aplicada e
é o deslocamento.
Passo 6
Substituindo os valores que já calculamos:
Resposta
O trabalho realizado pela força externa é de 19,6 J.