Enunciado

Seu dedão range contra um prato que você acabou de lavar. Seus tênis rangem no piso do ginásio. Os pneus do carro chiam quando você põe em movimento ou para o carro abruptamente. Você pode fazer uma taça cantar passando seu dedo úmido pela sua borda. Quando um giz range no quadro-negro, você pode ver que ele faz uma série de traços regularmente espaçados. Como esses exemplos sugerem, a vibração geralmente resulta quando o atrito atua sobre um corpo elástico em movimento. A oscilação não é um movimento harmônico simples, mas conhecido como adere-e-desliza. Esse problema modela o movimento adere-e-desliza. Um bloco de massa m é preso a um suporte fixo por uma mola horizontal com constante de força k e massa desprezível (Figura P12.60). A Lei de Hooke descreve a mola tanto em extensão quanto em compressão. O bloco fica em uma placa horizontal longa, com a qual tem o coeficiente de atrito estático ms e um coeficiente de atrito cinético menor mk. A placa se move para a direita com ve locidade constante v. Suponha que o bloco passe a maior parte do tempo grudado na placa e se movendo para a direita com ela; então, a velocidade v é pequena em comparação à velocidade média do bloco conforme desliza de volta à esquerda. (a) Mostre que a extensão máxima da mola a partir da posição sem tensão é quase corretamente dada por ms mg/k. (b) Mostre que o bloco oscila ao redor de umaposição de equilíbrio na qual a mola é esticada por mkmg/k. © Trace o gráfico de posição versus tempo para o bloco. (d) Mostre que a amplitude do movimento do bloco é:

A = μ s - μ k m g k

(e) Mostre que o período do movimento do bloco é

T = 2 μ s - μ k m g v k + π m k

É quanto define o coeficiente estático em relação ao cinético que é importante para a vibração. “A roda que geme ganha a graxa”, porque um fluido viscoso não pode exercer uma força de atrito estática.

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Vamos fazer mais uma questãozinha aqui?

Vem comigo!

Letra a:

k x = μ s n = μ s m g .  Isso ocorre em  x = μ s m g k  .

Passo 2

Letra b:

F n e t = - k x + μ k m g = - k x + k μ k m g k = - k x - μ k m g k = - k x r l

Conclusão: o bloco entra em movimento harmônico simples centrado sobre a posição de equilíbrio onde a mola é esticada por μ k m g k .

Passo 3

Letra c:

Passo 4

Letra d:

A amplitude de seu movimento é seu deslocamento original, A = μ s m g k - μ k m g k , porque o bloco foi puxado para x = μ s m g k , então ele entra em movimento harmônico solar centrado sobre x = μ k m g k .

Ele primeiro chega a descansar na extensão da mola:

μ k m g k - A = 2 μ k - μ s m g k

Passo 5

Letra e:

T = 2 μ s - μ k m g k v + π m k

Resposta

  1. μ s m g k
  2. μ k m g k .
  3. V e r   g r á f i c o
  4. μ k m g k - A = 2 μ k - μ s m g k
  5. T = 2 μ s - μ k m g k v + π m k
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