Uma força vertical F é plicada a um bloco de massa
que está sobre um piso.
que acontece com o módulo da força normal que o piso exerce sobre o bloco quando o módulo de F aumenta a partir de zero, se a força aponta (a) para baixo e (b) para cima?
(R.: (a)
é igual ao peso do objeto quando
é maior que o peso do objeto quando F aponta para baixo e N é menor que o peso do objeto quando F aponta para cima.)
(R.: (a)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está perguntando. Temos um bloco de massa
apoiado em um piso, e uma força vertical
está sendo aplicada a ele. A dúvida é sobre como a força normal
, que o piso exerce no bloco, muda quando aumentamos
a partir de zero, considerando duas situações: quando
aponta para baixo e quando aponta para cima. Vamos precisar dos conceitos de equilíbrio de forças e da definição de força normal.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força normal
é a força que uma superfície exerce para suportar um objeto pressionando contra ela. Em equilíbrio vertical, a soma das forças que atuam no bloco deve ser zero. A força peso do bloco é
, onde
é a aceleração da gravidade.
Passo 3
Vamos analisar cada caso separadamente.
Caso (a):
aponta para baixo
Quando a força
aponta para baixo, ela acrescenta ao peso do bloco. Então, as forças que atuam para baixo são
, e a força normal
atua para cima. No equilíbrio, temos:
Isso mostra que
aumenta conforme
aumenta.
Caso (b):
aponta para cima
Agora, quando
aponta para cima, ela contrai o peso do bloco. As forças que atuam para cima são
, e as forças para baixo são
. No equilíbrio, temos:
Aqui,
diminui conforme
aumenta.
Passo 4
Resumindo:
- Quando
aponta para baixo, a força normal aumenta. - Quando
aponta para cima, a força normal diminui.
Resposta
(a) Quando
aponta para baixo,
é maior que o peso do objeto.
(b) Quando
aponta para cima,
é menor que o peso do objeto.