Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 68
68. Um bloco de massa repousa sobre uma superfície sem atrito e está preso a uma mola horizontal cuja constante é . A outra extremidade da mola está presa a uma parede (Figura . Um segundo bloco de massa repousa sobre o primeiro. O coeficiente de atrito estático entre os blocos é . Ache a amplitude máxima da oscilação para que o bloco superior não deslize sobre o bloco inferior.
Passo 1
Podemos resolver esse problema utilizando a aceleração dos blocos como peça chave.
Pois para o sistema dos dois blocos, temos a aceleração máxima dependente da amplitude, podemos ver isso com a seguinte fórmula:
Para somente o bloco pequeno como ele só tem a força de atrito atuando nele, essa força é sua força resultante, assim pela segunda lei de Newton, temos:
Onde é a norma e é dado por:
Assim, temos que:
Então essa é a aceleração que o bloco pequeno pode sofrer no máximo, caso seja maior a força de atrito não é suficiente para segurá-lo.
Então a seguinte igualdade deve ser verdadeira.
Passo 2
Agora temos que mexer na igualdade que achamos e ver use é possível tirar um valor para a amplitude máxima que o movimento pode ter. Temos:
Isolando o , temos:
Sabendo que:
A amplitude máxima é dada por: