Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 4.6 - Ex. 33
Um caminhão está puxando um carro em uma estrada horizontal, usando uma corda horizontal. O carro está em ponto morto, de modo que podemos assumir que não há atrito significativo entre os pneus e a estrada. Considerando que o caminhão aumenta a velocidade para níveis de estrada, desenhe um diagrama de corpo livre para
- O carro e
- O caminhão
- Qual força acelera esse sistema para frente? Explique como essa força se origina.
Passo 1
Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos diz que um caminhão está puxando um carro em uma estrada horizontal, usando uma corda horizontal.
O carro está em ponto morto, de modo que podemos assumir que não há atrito significativo entre os pneus e a estrada.
Queremos construir um diagrama de corpo livre para o carro e para o caminhão sabendo que o caminhão aumenta a velocidade para níveis de estrada.
Em outras palavras, devemos analisar tooodas as forças em todas as direções que estão atuando nos dois veículos.
Com isso, devemos calcular a força que acelera o sistema para frente... algo que será possível depois que analisarmos os diagramas de corpos livres!!
Agora bora lá!! 😉
Passo 2
Temos de levar em conta todas as forças que agem sobre esse sistema...
Vamos começar pela força normal em azul (perpendicular à superfície de contato, apontando para cima; é reação ao contato com o solo) e o peso em verde (vertical para baixo, exercida pela Terra).
Embora eles não formem par ação reação, seu módulo é o mesmo e são de sentidos opostos.
Temos também a força que o caminhão faz no carro, quando o puxa.
Essa força tem mesmo módulo e sentido contrário que a força que o carro faz no caminhão. Elas estão representadas em vermelho e formam um par ação reação.
A força em roxo representada no desenho é a força que move todo sistema para frente. É a força que a estrada faz nos pneus e tem mesmo módulo e sentido contrário da força que os pneus fazem na estrada.
Os pneus empurram a estrada para trás, equanto a estrada empurra os pneus para frente. E é essa força que acelera esse sistema.
Abaixo fiz um desenho esquematizando a situação:
Passo 3
Agora olhando apenas para o carro, podemos contruir o diagrama de corpo livre:
Em azul é a força normal , em verde a força gravitacional e em vermelho temos a força de tensão que o caminhão exerce no carro.
Passo 4
Olhando apenas para o caminhão temos:
Em azul é a força normal , em verde a força gravitacional , em vermelho temos a força de tensão que o carro exerce no caminhão e por fim em roxo temos a força de atrito que é a responsável por acelerar o sistema.
Passo 5
Assim já respondemos a letra , temos a força de atrito que é a responsável por acelerar o sistema.
Como mencionado anteriormente, os pneus empurram a estrada para trás, equanto a estrada empurra os pneus para frente.
Resposta
