Responda à Pergunta 6 se a força
estiver orientada para baixo ao longo da rampa. Quando o módulo de
aumenta a partir de zero, o que acontece com a orientação e o módulo da força de atrito que age sobre o bloco?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente analisar o que acontece com a força de atrito quando uma força
está orientada para baixo na rampa e seu módulo aumenta a partir de zero. A matéria envolvida aqui é a força de atrito em movimento sobre uma rampa inclinada. Para resolver isso, vamos precisar entender como a força de atrito depende das forças atuantes no bloco e como sua orientação pode mudar.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a força de atrito depende da força normal e do tipo de atrito (estático ou cinético). A fórmula básica é:
onde
é a força de atrito,
é o coeficiente de atrito, e
é a força normal.
Passo 3
Como temos uma rampa inclinada, a força normal
não é só o peso do bloco, mas sim o componente perpendicular ao plano inclinado. Se a rampa tem um ângulo
, então:
onde
é a massa do bloco e
é a aceleração da gravidade.
Passo 4
Agora, a força
está atuando para baixo na rampa. Quando o módulo dessa força aumenta a partir de zero, ela começa a puxar o bloco na direção da rampa. A força de atrito, que inicialmente pode estar agindo contra o movimento, vai ajustando sua direção para tentar impedir que o bloco se mova.
Passo 5
Quando
aumenta, a força de atrito também aumenta para equilibrar a força aplicada, até chegar ao máximo do atrito estático. A fórmula para o atrito estático máximo é:
Se
continuar aumentando além desse ponto, o bloco começará a se mover e a força de atrito passará a ser a atrito cinético:
Passo 6
Então, resumindo: à medida que
aumenta, a força de atrito ajusta sua magnitude para tentar impedir o movimento. Inicialmente, ela aumenta na mesma direção oposta à força aplicada. Se a força
ficar muito grande, a força de atrito atinge seu máximo e o bloco começa a se mover, mudando a orientação da força de atrito para sempre contrariar o movimento.
Resposta
À medida que a força
aumenta para baixo na rampa, a força de atrito passa a atuar na direção oposta ao movimento (para cima da rampa) e seu módulo aumenta até atingir o máximo do atrito estático. Se
continuar aumentando além desse ponto, a força de atrito muda para o atrito cinético, mantendo-se na direção oposta ao movimento, porém com um módulo constante menor.
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