Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 83
Considere o sistema indicado na Figura 6.37. A corda e a polia possuem massas desprezíveis, e a polia não tem atrito. Inicialmente, o bloco de 6,0 kg desloca-se verticalmente para baixo e o bloco de 8,0 kg desloca-se para a direita, ambos com velocidade de 0,900 m/s. Os blocos entram em repouso após percorrerem 2,0 m. Use o teorema do trabalho-energia para calcular o coeficiente de atrito cinético entre o bloco de 8,0 kg e o topo da mesa.
Passo 1
Falaaa! Vamos pensar assim: ele quer achar o coeficiente de atrito cinético entre o bloco maior e a superfície dele e pede para usarmos o teorema de trabalho-energia. O que diz esse teorema? Ele diz
Onde é a energia cinética. Para nós o primeiro momento é onde ambos os bloquinhos andam com . E aí, a energia cinética nesse momento é
Onde é a massa do bloco maior e a massa do bloco menor. Já no segundo momento, os blocos estão parados, então não tem energia cinética. Aí:
Logo
Passo 2
Agora pensa comigo. Há outra forma de achar o trabalho total, certo? Como? Calculando o trabalho feito por cada forcinha e somando! O trabalho de uma força é dado por
Sendo paralelo a força. Então para ter trabalho a força precisa estar na direção do deslocamento.
Que forças que estão na direção do deslocamento na nossa situação? Primeiro, a força peso do bloco menor. E ela que puxa a galera toda para baixo. Então temos
Como o ela está no mesmo sentido do movimento (o bloquinho está caindo e está para baixo) esse trabalho é positivo. E o enunciado nos diz que a gente anda . Como :
Passo 3
A outra força que está na direção do deslocamento é o atrito. Mas ela está no sentido oposto ao deslocamento, então fica negativo o trabalho, assim:
Esse também é . Temos que essa força é dada por
Só que essa força normal no bloco maior vai ser igual ao peso desse bloco, então:
O trabalho total fica:
Passo 4
Igualando as duas expressões do trabalho total que achamos:
Agora basta substituir os valores e encontrar o valo de :
Prontinho!
Resposta
Resposta: O coeficiente de atrito é 0,786.