Enunciado
Física - Halliday - Vol 1- Ed: 4º - Capítulo 6.Exercícios e Problemas - Ex. 12
Uma alpinista de 49 kg está escalando uma “chaminé” entre duas lajes de rocha, como mostrado na Fig. 6-19. O coeficiente de atrito estático entre seus sapatos e a rocha é 1,2; entre suas costas e a rocha é 0,80. Ela reduziu sua compressão sobre a rocha até o limiar de deslizamento de seus pés e suas costas. (a) Com que força ela comprime a rocha? (b) Que fração de seu peso é equilibrada, pela força de atrito em seus sapatos?
Passo 1
Fala aí! Essa aqui parece complicadinha, hein? Mas não estressa, vamos seguir um passo de cada vez que fica tudo bem mais tranquilo
Se liga, vamos começar desenhando um diagrama de corpo livre pra alpinista, só pra ficar mais fácil visualizar as forças atuantes sobre ela.
Muito bom! Deixa eu explicar o que é cada setinha ali:
é a força normal que a parede esquerda exerce sobre os pés da mulher.
é a força normal que a parede direita exerce sobre as costas.
é a força de atrito que a parede esquerda exerce sobre os pés.
é a força de atrito que a parede direita exerce sobre as costas.
é o peso da alpinista.
Beleza, feito isso, como a mulher se encontra parada, a força resultante sobre ela deve ser zero, tanto na vertical quanto na horizontal. Então, podemos igualar as forças que apontam para um lado com as que apontam para o outro.
Na horizontal:
Na vertical:
Passo 2
Bom, agora já temos uma base para começar os nossos cálculos. Olha só, tá lembrado que a força de atrito é dada pelo produto entre o coeficiente de atrito e a força normal?
Pois bem, como descobrimos no passo anterior que a normal exercida sobre os pés é igual à exercida sobre as costas da alpinista, podemos fazer o seguinte:
Daí, concluímos que:
Logo:
Aí podemos voltar naquela equação que encontramos para a força resultante na vertical:
Vamos reorganizar isso aí, e substituir alguns valores que conhecemos.
Essa é a força de atrito exercida lá nas costas da mulher, o que não nos interessa muito, mas nos permite fazer o seguinte:
E essa é a força normal que a parede exerce sobre suas costas ou seus pés. Logo, por ação e reação, também é a força que ela exerce sobre as paredes!
Passo 3
Para finalizar, vamos encontrar a força de atrito lá nos pés da alpinista, e compará-la com seu peso.
Então:
Resposta
(a) 240,10 N.
(b) A força de atrito em seus sapatos equilibra 60% do seu peso.