José e Maria estavam se preparando para um acampamento nas montanhas. Eles precisavam levar uma caixa de suprimentos com uma massa de 70 kg até a cabana, que ficava no topo de uma colina. José construiu uma rampa inclinada de 4 metros de comprimento com um ângulo de
para facilitar a subida. Com a ajuda de Maria, eles aplicaram uma força horizontal constante para mover a caixa com velocidade constante. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a rampa era 0,15 .
(b) Qual é o aumento da energia térmica da caixa e da rampa?
(b) Qual é o aumento da energia térmica da caixa e da rampa?
Passo 1
Vamos resumir o que a questão pede e identificar o que precisamos para resolvê-la. José e Maria estão movendo uma caixa de 70 kg por uma rampa inclinada de 4 metros com um ângulo de 25º. Eles aplicam uma força constante para mover a caixa a velocidade constante, e o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a rampa é 0,15. Precisamos descobrir qual é o aumento da energia térmica da caixa e da rampa. Para isso, vamos usar conceitos de trabalho e energia relacionados ao atrito.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar a força de atrito que está agindo contra o movimento da caixa. A força de atrito cinético (
) pode ser calculada usando a fórmula:
onde
é o coeficiente de atrito cinético e
é a força normal.
Passo 3
A força normal (
) é a força perpendicular à superfície da rampa. Em uma rampa inclinada, ela pode ser calculada pela componente do peso da caixa perpendicular à rampa:
onde:
-
é a massa da caixa, -
é a aceleração da gravidade, -
é o ângulo da rampa.
Passo 4
Vamos calcular
:
Primeiro, calculamos
. Aproximadamente,
.
Então:
Então:
Passo 5
Agora, calculamos a força de atrito:
Passo 6
Para encontrar o trabalho realizado pelo atrito, que corresponde ao aumento da energia térmica, usamos a fórmula do trabalho:
onde:
-
é a força de atrito, -
é a distância percorrida, -
porque a força de atrito está na direção oposta ao movimento.
Como
, o trabalho do atrito será negativo, indicando que está retirando energia do sistema, mas como estamos interessados no aumento da energia térmica, consideramos o valor positivo:
Resposta
O aumento da energia térmica da caixa e da rampa é de aproximadamente
.
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para facilitar a subida. Com a ajuda de Maria, eles aplicaram uma força horizontal constante para mover a caixa com velocidade constante. O coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a rampa era 0,15 .
(a) Qual é o trabalho realizado pela força que João e Maria aplicaram?
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Maria e Carlos estavam competindo em uma corrida de drones. O drone de Maria tinha um motor com uma potência de 500 W . Durante a corrida, o drone acelerou de uma velocidade inicial de
para
em 18 segundos. Maria e Carlos estão interessados em entender melhor o sistema do drone durante a corrida, e como eles não possuem conhecimento em Física Básica I, eles pedem a sua ajuda para responder às seguintes questões:
(d) Determine a distância percorrida pelo drone durante esse intervalo.
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© Determine a força que acelera o drone em função do tempo.
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(a) Calcule a massa do drone.
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