Enunciado

Um bloco de aço de 8,00   k g repousa em uma mesa horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o bloco e a mesa é 0,450 . Uma força é aplicada ao bloco. Calcule, com três algarismos significativos, o módulo da força se ela coloca o bloco na iminência de deslizar quando é dirigida (a) horizontalmente, (b) para cima, formando um ângulo de 60,0 ° com a horizontal e (c) para baixo, formando um ângulo de 60,0 ° com a horizontal.

Passo 1

a) Olá, querido! Cê está bem? Então, ele quer saber o módulo da força F em várias situações.

A primeira é onde F empurra um bloco horizontalmente e ele está na eminência de deslizar.

Bom pessoal, quando o bloco está na iminência de deslizar, a força de atrito é de atrito estático máximo dada por f s . m á x   = μ F n . E pela segunda lei de Newton na direção x , onde a x = 0 porque não há movimento, a gente tem:

∑ F x = m a x

∑ F x = 0

F - f s . m á x = 0

F = F n μ

Passo 2

Mas quem é F n ?

Fazendo a segunda lei de Newton para o eixo y , onde também temos a y = 0 :

∑ F y = m a y

∑ F y = 0

F n - F g = 0

Como F g = m g :

F n - m g = 0

F n = m g

Substituindo isso na equação do passo anterior:

F = F n μ

F = m g μ

Substituindo os dados

F = 8 9,81 0,45

F = 35,3 N

Passo 3

b) Agora F aponta para cima formando 60 ° com a horizontal.

Novamente há eminência de movimento, então a força de atrito é máxima. E pela segunda lei de Newton na direção x , onde a x = 0 porque não há movimento, a gente tem:

∑ F x = m a x

∑ F x = 0

F x - f s . m á x = 0

Percebe que agora temos apenas uma componente de F porque ela está inclinada. Vamos usar cos ⁡ θ   nela porque θ está colado no eixo x . Escrevendo as expressões de cada uma das forças:

F cos ⁡ θ - F n μ = 0

Passo 4

Novamente falta F n . Bora aplicar a segunda lei de Newton no eixo y :

∑ F y = m a y

∑ F y = 0

F n - F g + F y = 0

Percebe que agora temos uma componente de F aqui também. Ela vai valer F y = F   s e n   θ e fica positiva porque aponta para cima. E como F g = m g :

F n - m g + F   s e n   θ = 0

F n = m g - F   s e n   θ

Substituindo isso na equação do passo anterior:

F cos ⁡ θ - F n μ = 0

F cos ⁡ θ - m g - F   s e n   θ μ = 0

Isolando F e substituindo os dados

F = m g μ cos ⁡ θ + μ   s e n   θ

F = 8 9,81 0,45 cos ⁡ 60 + 0,45   s e n   60

F = 39,7 N

Passo 5

c) Agora F aponta para baixo formando 60 ° com a horizontal.

Novamente há eminência de movimento, então a força de atrito é máxima. E pela segunda lei de Newton na direção x , onde a x = 0 porque não há movimento, a gente tem:

∑ F x = m a x

∑ F x = 0

F x - f s . m á x = 0

Percebe que agora temos apenas uma componente de F aqui também porque ela está inclinada. Vamos usar cos ⁡ θ   nela porque θ está colado no eixo x . Escrevendo as expressões de cada uma das forças:

F cos ⁡ θ - F n μ = 0

Passo 6

Novamente falta F n . Bora aplicar a segunda lei de Newton no eixo y :

∑ F y = m a y

∑ F y = 0

F n - F g - F y = 0

Percebe que agora temos uma componente de F aqui também. Ela vai valer F y = F   s e n   θ e fica negativa porque aponta para baixo. E como F g = m g :

F n - m g - F   s e n   θ = 0

F n = m g + F   s e n   θ

Substituindo isso na equação do passo anterior:

F cos ⁡ θ - F n μ = 0

F cos ⁡ θ - m g + F   s e n   θ μ = 0

Isolando F e substituindo os dados

F = m g μ cos ⁡ θ - μ   s e n   θ

F = 8 9,81 0,45 cos ⁡ 60 - 0,45   s e n   60

F = 320 N

Tranquilo galera??? Bora resolver mais questões então!!!!!!

Resposta

a) F = f s , m á x = 35,3 N

b)   F = 39,7 N

c) F = 320   N

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