Uma menina de massa
e um trenó de massa
estão separados por uma distância de
, na superfície de um lago congelado. A menina, ao puxar o trenó em sua direção por meio de uma corda, exerce sobre ele uma força de
. (Suponha que o atrito com o lago seja desprezível)
pontos) Apresente o diagrama de forças para a menina e para o trenó
Passo 1
Então, vamos lá! A questão fala sobre uma menina puxando um trenó em um lago congelado. A menina tem uma massa de
e o trenó
. Ela aplica uma força de
para puxar o trenó, e o atrito com o lago é desprezível. Vamos precisar entender as forças que atuam tanto na menina quanto no trenó para montar os diagramas de forças de cada um.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar nas forças que atuam na menina. Ela está puxando o trenó com uma força de
. De acordo com a terceira lei de Newton, toda ação tem uma reação igual e oposta. Então, o trenó exerce uma força de
de volta na menina, na direção oposta.
Passo 3
Além dessas forças de puxar, a menina também está sujeita à força da gravidade puxando-a para baixo e à força normal da superfície do gelo empurrando-a para cima. A força da gravidade é calculada pela fórmula:
onde
Passo 4
Agora, vamos para o trenó. O trenó está sendo puxado pela força de
que a menina aplica. Como o atrito é desprezível, a única outra força atuando no trenó é a força de reação da corda, que também é
, mas na direção oposta.
Passo 5
Assim, resumindo as forças:
-
Menina:
- Força para a frente:
(puxando o trenó) - Força para trás:
(reação do trenó) - Força para baixo:
(gravidade) - Força para cima:
(força normal do gelo)
- Força para a frente:
-
Trenó:
- Força para a frente:
(puxada da corda pela menina) - Força para trás:
(reação da corda)
- Força para a frente:
Resposta
Os diagramas de forças são:
-
Menina:
- Uma força de
puxando para frente. - Uma força de
puxando para trás. - A força da gravidade de
para baixo. - A força normal de
para cima.
- Uma força de
-
Trenó:
- Uma força de
puxando para frente. - Uma força de
puxando para trás.
- Uma força de