Enunciado

Uma placa de ferro é mantida junto a uma roda de ferro, de modo que uma força de atrito cinética de 50,0 N atua entre as duas peças de metal. A velocidade relativa na qual as duas superfícies deslizam uma sobre a outra é de 40,0 m/s. (a) Calcule a taxa na qual a energia mecânica é convertida em energia interna. (b) A placa e a roda têm cada uma uma massa de 5,00 kg, e cada uma recebe 50,0% da energia interna. Se o sistema é rodado como descrito durante 10,0 s e for permitido que cada corpo atinja uma temperatura interna uniforme, qual é o aumento da temperatura resultante?

Passo 1

Alô Alô vem comigoo

P o t ê n c i a = F a t r i t o ⋅ v

P o t ê n c i a ⋅ ∆ T = W a t r i t o

Não há calor trocado. O trabalho da força de atrito se converte em força de atrito, indo 50% para a roda e 50% para a placa.

Passo 2

  1. P o t ê n c i a   = F a t r i t o ⋅ v
  2. P o t ê n c i a = 50 ⋅ 40 = 2000   J / s

    Em 10 segundos, o trabalho é de:

    W = 2000 ⋅ 10

    W = 20000   J

    Passo 3

  3. Essa energia se divide, indo metade para cada corpo e aumentando sua energia interna. Desta maneira:

10000 = m ⋅ c f ⋅ ∆ T

∆ T = 10000 m ⋅ c f

∆ T = 10000 5 ⋅ 0,11 × 10 3 ⋅ 4,186  

∆ T ≈ 4,34 ° C

Resposta

  1. 20000 J.
  2. 4,34°C.
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