Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 4.6 - Ex. 30
Uma caixa grande contendo o seu novo computador está na carroceria da sua caminhonete. Você está parado em um semáforo. A luz verde de acende e você pisa no acelerador, fazendo a caminhonete acelerar. Para sua aflição, a caixa começa a deslizar em direção à traseira do veículo. Desenhe diagramas de corpo livre separados para a caminhonete e para a caixa. Indique os pares de força, se houver que sejam os pares de ação e reação da terceira lei. (Não despreze o atrito no leito da carroceria)
Passo 1
E aí, pessoal!
Queremos o diagrama de corpo livre da caixa e do caminhão. Vamos olhar cada um separadamente.
Pra isso temos que analisar cada força que age sobre o objeto.
A gente vai simplificar as fórmulas para facilitar o desenho, tá?
Veja só!
Passo 2
Primeiro a caixa. Que forças estão agindo sobre ela?
Temos a força peso (força vertical para baixo), porque ela está sobre ação da gravidade. Como ela está sobre o caminhão temos duas forças que vêm do contato com o leito do caminhão. A primeira é a força normal . A segunda é a força de atrito entre o leito do caminhão e a caixa .
A força normal é vertical para cima. E a força de atrito é horizontal. Para que sentido? Se a gente imaginar que o caminhão acelera para a direita, temos que a caixa desliza para o fundo do caminhão, ou seja, para a esquerda. A força de atrito quer parar esse movimento de deslizamento. Então ela vai estar para a direita.
Nosso diagrama da caixa fica:
Vamos perceber duas coisas. A força peso e a normal não são um par ação reação, mas terão a mesma intensidade, para que a caixa esteja em equilíbrio na vertical (ela não se move verticalmente).
Já na horizontal, a caixa não está em equilíbrio. A força de atrito é o que permite que a caixa continue se movendo junto com o caminhão (se ela for grande o suficiente).
Passo 3
Vamos olhar o caminhão agora. Nele temos a força peso para baixo.
Agora coisinhas interessantes. Ele está em contato com a caixa e com a estrada. Aí temos forcinhas causadas por esses dois contatos.
Por causa do contato com a caixa, vai a parecer no caminhão os pares reação da força normal que o caminhão exerce na caixa e também do atrito entre caixa e caminhão. Aí temos que essas forças aparecem com sentido oposto ao DCL da caixa.
Temos também as forças causadas pelo contato com a estrada. Temos o atrito das rodas do caminhão com a estrada. Aqui precisamos de reflexão. O atrito nas rodas quer impedir que elas rodem. Assim:
Aí para parar o movimento dessa roda que movimenta o caminhão para a direita, a gente precisa que essa força de atrito esteja para a direita.
Fora isso, temos a força normal da estrada sobre as rodas. Nosso diagrama fica:
Essa força de atrito com a estrada que empurra o caminhão para a frente, por isso ela é bem maior que o atrito com a caixa. E não há equilíbrio de forças na vertical.
E aí! o que achou? Responde Aí!
Resposta
Pares Ação/Reação: Força de atrito do leito do caminhão com a caixa e Normal da Caixa no leito do caminho