Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.9 - Ex. 53
Dois blocos estão em contato em uma mesa sem atrito. Uma força horizontal é aplicada ao bloco maior, como mostra a Fig. 5-50. (a) Se , e , determine o módulo da força entre os dois blocos. (b) Mostre que se uma força de mesmo módulo for aplicada ao menor dos blocos no sentido oposto, o módulo da força entre os blocos será , que não é o mesmo valor calculado no item (a). (c) Explique a razão da diferença.
Passo 1
Este é um problema de aplicação da segunda lei de Newton (), usando também o conceito da terceira lei de Newton (ação e reação).
Para questões como essa, é bastante interessante sempre fazer o DCL de cada corpo e do sistema composto pelos dois corpos:
Com essa ilustração, podemos entender melhor como as forças estão atuando nos blocos e no conjunto formado pelos dois blocos. É importante lembrar que, pela terceira lei de Newton .
Além disso, é importante perceber que como os blocos se movem juntos, a aceleração nos dois blocos são iguais.
Passo 2
Vamos iniciar a resolução deste problema aplicando a segunda lei de Newton para a componente do conjunto:
Substituindo os valores conhecidos e isolando o :
Passo 3
Com a aceleração calculada, podemos aplicar a segunda lei de Newton na componente do bloco , pois somente atua sobre ele a força de contato. Assim:
Substituindo os valores conhecidos a gente resolve o item a.
Passo 4
Agora, faremos de maneira análoga ao passo e aplicaremos a segunda lei de Newton na componente do bloco , porém, agora, além da força de contato, temos a força :
Isolando e substituindo os valores:
Isso ocorre devido a diferença de massas entre os blocos, lembrando que a segunda lei de Newton é proporcional a massa e a aceleração.
Resposta
- ;
- (passo );
- Devido a diferença entre as massas.