Um trabalhador arrasta um engradado pelo chão puxando por uma corda inclinada de
a horizontal. O coeficiente de atrito estático é 0,52 e o coeficiente de atrito cinético é 0,35 . (a) Qual é a tração na corda necessária para começar a mover o engradado?
Passo 1
Vamos lá! A questão fala sobre um trabalhador que está puxando um engradado pelo chão usando uma corda inclinada a 17º em relação à horizontal. A gente vai precisar entender sobre força de tração, força de atrito estático e como o ângulo da corda influencia tudo isso. Nosso objetivo aqui é descobrir qual a força que ele precisa aplicar na corda para começar a mover o engradado.
Passo 2
Primeiro, vamos desenhar um diagrama das forças atuando no engradado. Temos a força de tração (T) puxando na direção da corda, a força da gravidade § puxando para baixo, e a força normal (N) que é a força que o chão exerce sobre o engradado, perpendicular ao solo. Como a corda está inclinada, a força de tração tem duas componentes: uma horizontal (T cosθ) e uma vertical (T sinθ).
Passo 3
A força normal (N) é afetada pela componente vertical da tração. Como a corda puxa para cima, a força normal é igual ao peso do engradado menos a componente vertical da tração:
Aqui,
, mas como não temos o valor da massa, vamos trabalhar com
.
Passo 4
Para começar a mover o engradado, a força horizontal da tração precisa ser igual à força de atrito estático máxima. A força de atrito estático é dada por:
Substituindo o valor de N:
Passo 5
A força horizontal da tração é
. Para começar a mover, essa força precisa ser igual à força de atrito:
Passo 6
Agora, vamos isolar T na equação. Primeiro, distribua o
:
Em seguida, reúna os termos com T:
Fatorando T:
Finalmente, isolando T:
Passo 7
Agora, plugando os valores fornecidos:
A expressão fica:
Passo 8
Calculando os valores trigonométricos:
Substituindo:
Resposta
A tração necessária na corda para começar a mover o engradado é:
Ou simplificando:
Isso significa que a força de tração precisa ser aproximadamente 47% do peso do engradado.