Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 1- Ed: 14º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 83
Uma embalagem de está inicialmente em repouso no leito de caminhonete de . O coeficiente de atrito estático entre a embalagem e o leito da caminhonete é , e o coeficiente de atrito cinético é . Antes de cada aceleração dada a seguir, o caminhão está viajando em sentido norte com velocidade constante. Ache o módulo, direção e sentido da força de atrito atuando sobre a embalagem (a) quando a caminhonete acelera a no sentido norte e (b) quando acelera a no sentido sul.
Passo 1
Fala galerinha, partiu mais um problema sobre força de atrito?
Esse é um exercício que precisamos tomar bastante cuidado! Primeiro porque o sentido do atrito pode mudar em cada caso, segundo que o regime também pode mudar: o atrito ser estático em um caso e cinético em outro, ou o contrário.
Para isso, o primeiro passo é calcular a força de atrito estática máxima que a embalagem pode ser submetida antes de entrar em movimento. Para isso, lembre-se que
Nessa situação, a normal sobre a embalagem é igual seu peso:
Substituindo os valores, achamos:
Essa é a força máxima que a caixa pode suportar sem que ela entre em movimento com relação a caminhonete.
Passo 2
Vamos olhar para a situação do item (a). A força resultante que aponta no sentido do movimento é dada por
Essa força é menor que o atrito estático máximo, de modo que o regime de atrito sobre a caixa é estático, isto é, a caixa está parada com relação a caminhonete. Além disso, é exatamente a fora de atrito que faz com que a caixa seja acelerada para frente junto com a caminhonete, de modo que a força de atrito atuando sobre ela é a força resultante:
Essa força aponta no sentido da aceleração, portanto no sentido norte.
Na situação do item (b), a aceleração é contrária ao movimento, no sentido sul. A força resultante, apontando no sentido sul, é dada por
Essa força é maior que o atrito estático máximo, de modo que a caixa não consegue mais se manter parada com relação a caminhonete. Como o veículo é freado, a tendência é que a caixa seja “lançada” para frente com relação a caminhonete. O atrito, que agora é cinético, deve se opor a esse movimento, apontando na direção sul. Para calcular o atrito, usamos
Substituindo os valores:
Assim,