Lista de exercícios I (Unidade II): Leis de Newton e suas aplicações
Prof: João Carlos Rocha de Araújo
Exercícios dos livros: Young e Freedman 14a ed. Cap. 5, Halliday 9a ed. Cap. 5 e 6 e Paul A. Tipler 6 a ed. Cap 5.
Força de atrito
Uma pessoa empurra horizontalmente um caixote de 55 kg com uma força de 220 N para deslocá-lo em um piso plano. O coeficiente de atrito cinético é 0,35 . (a) Qual é o módulo da força de atrito? (b) com o valor obtido no item (a) explique se a força aplicada foi suficiente para deslocar o caixote © se o caixote se moveu, qual é o módulo da aceleração?
Prof: João Carlos Rocha de Araújo
Exercícios dos livros: Young e Freedman 14a ed. Cap. 5, Halliday 9a ed. Cap. 5 e 6 e Paul A. Tipler 6 a ed. Cap 5.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre Força de Atrito usando as Leis de Newton. O enunciado fala sobre uma pessoa empurrando um caixote de 55 kg com uma força de 220 N em um piso plano, e o coeficiente de atrito cinético é 0,35. Precisamos calcular:
a) O módulo da força de atrito.
b) Verificar se a força aplicada foi suficiente para deslocar o caixote.
c) Se o caixote se moveu, qual é o módulo da aceleração.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de força de atrito, segunda lei de Newton e algumas fórmulas básicas de física.
Passo 2
a) Qual é o módulo da força de atrito?
Primeiro, precisamos calcular a força de atrito que age contra o movimento do caixote. A fórmula para a força de atrito cinético (
) é:
Onde:
-
é o coeficiente de atrito cinético (0,35). -
é a força normal. Em um piso plano, , onde é a massa e é a aceleração da gravidade (aproximadamente ).
Vamos calcular
:
Agora, calculamos
:
Passo 3
b) A força aplicada foi suficiente para deslocar o caixote?
Para deslocar o caixote, a força aplicada (
) deve ser maior que a força de atrito (
).
Temos:
Como
, a força aplicada foi suficiente para iniciar o movimento do caixote.
Passo 4
c) Se o caixote se moveu, qual é o módulo da aceleração?
Agora que sabemos que o caixote se move, podemos calcular a aceleração usando a segunda lei de Newton:
A força resultante (
) é a diferença entre a força aplicada e a força de atrito:
Agora, isolamos a aceleração (
):
Resposta
a) A força de atrito é aproximadamente 188,65 N.
b) Sim, a força aplicada de 220 N foi suficiente para deslocar o caixote, já que é maior que a força de atrito.
c) A aceleração do caixote é aproximadamente 0,57 m/s².