Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 5.1 - Ex. 34
Um bloco de massa é puxado com velocidade constante sobre uma superfície horizontal por um cordão, como mostrado na figura abaixo. A magnitude da força de atrito é (a) , (b) , (c) , (d) ou (e) .
Passo 1
Olá, querido! Temos um bloco com velocidade constante, ou seja, não há aceleração na direção do movimento .
E ele é puxado por uma força constante .
Só que a gente pode supor que há atrito cinético entre o bloco e a superfície. Ele vai se opor ao movimento, então temos uma força de atrito que é paralela a superfície (sempre) e vai apontar para o sentido inverso da componente em de .
Um esquema dessa situação é:
Temos força peso porque esse bloco tem massa e temos força normal por causa do contato entre bloco e superfície.
E a pergunta que ele nos faz é: quanto vale ?
Vamos descobrir!
Passo 2
A gente pode tentar usar a segunda lei de Newton:
Na direção de , a direção , para tentar descobrir seu valor:
Mas lembra de algo bem importante: por a velocidade do bloco ser constante, aceleração dele é nula . Substituindo isso:
Passo 3
Falta montar o somatório de forças em . Vai ser:
A força tem sinal de mais porque aponta para a parte positiva de . E a componente em de , , tem sinal de menos porque aponta para parte negativa de . Substituindo na segunda lei:
Mas quem é mesmo? É a componente de , que vai ter essa expressão:
Usamos cosseno porque está colado ao eixo . Substituindo isso na segunda lei: