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?

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 ( Fatrito) é:
Fatrito = muk times N
Onde:
  • muk é o coeficiente de atrito cinético (0,35).
  • N é a força normal. Em um piso plano, N = m times g, onde m é a massa e g é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9,8 , m/s^2).
Vamos calcular N:
N = 55 , kg times 9,8 , m/s^2 = 539 , N
Agora, calculamos Fatrito:
Fatrito = 0,35 times 539 , N approx 188,65 , N

Passo 3

b) A força aplicada foi suficiente para deslocar o caixote?
Para deslocar o caixote, a força aplicada ( Faplicada) deve ser maior que a força de atrito ( Fatrito).
Temos:
  • Faplicada = 220 , N
  • Fatrito approx 188,65 , N
Como 220 , N > 188,65 , N, 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:
Fresu
A força resultante ( Fresu) é a diferença entre a força aplicada e a força de atrito:
Fresu
Agora, isolamos a aceleração ( a):
a = Fresu

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.

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