No sistema mostrado na Figura, as massas dos blocos 1 e 2 são
e
. Os coeficientes de atrito entre o bloco 1 e a superfície horizontal plana são
(estático) e
0,31 (cinético). Se o sistema for liberado em repouso, com que aceleração (
) o bloco 2 cai (se é que cai)?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de física juntos! A gente tem dois blocos com massas diferentes conectados, e precisa descobrir se o bloco 2 vai cair quando a gente solta o sistema do repouso. A matéria envolvida aqui é a Dinâmica, especificamente Leis de Newton e Atrito. Para resolver isso, vamos precisar das massas dos blocos, dos coeficientes de atrito e entender como aplicar a segunda lei de Newton.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as forças que atuam em cada bloco. No bloco 1 (que está sobre a mesa), temos a força da gravidade, a força normal da mesa e a força de atrito. No bloco 2 (que vai cair), temos a força da gravidade puxando para baixo e a tensão na corda puxando para cima.
Passo 3
Vamos calcular a força de atrito estático máxima que impede o bloco 1 de se mover:
Onde
é a força normal, que no caso é igual ao peso do bloco 1:
Substituindo:
Passo 4
Agora, vamos calcular a força gravitacional que está puxando o bloco 2 para baixo:
Passo 5
Vamos comparar essa força com a força de atrito estático. Se
for maior que
, o sistema vai se mover. No nosso caso:
Então, o sistema vai se mover e a força de atrito que vai atuar é a cinética:
Passo 6
Agora, vamos aplicar a segunda lei de Newton para todo o sistema. A força líquida que causa a aceleração é
:
A massa total do sistema é:
Passo 7
Finalmente, vamos calcular a aceleração usando a segunda lei de Newton:
Resposta
A aceleração do bloco 2 é aproximadamente
.