Enunciado
Física - Cutnell e Johnson - Física- Ed: 9º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 69
Uma toalha úmida é pendurada na borda de uma mesa para secar. Assim, parte (massa) da toalha repousa sobre a mesa e parte (massa) não. O coeficiente de atrito estático entre a mesa e a toalha é 0,40. Determine a fração máxima que pode ficar pendurado na borda sem causar o pano inteiro para deslizar para fora da mesa.
Passo 1
Opaaa tudo certo?
Esse é um problema muito legal, em que vamos aplicar conceitos aprendidos durante o capítulo em uma situação de vida real. Então, vamos lá!
Passo 2
O peso da parte da toalha que está fora da mesa é .
No instante um pouco antes de a toalha começar a deslizar, esse peso é suportado por uma força que tem magnitude igual a , que é a força de atrito estática à qual a superfície da mesa se aplica a parte da toalha sobre a mesa.
Esta força é transmitida "em torno da curva" na toalha pendurada sobre a borda pelas forças de tensão entre as moléculas do pano de prato, da mesma forma que uma força aplicada a uma extremidade de uma corda é transmitida ao longo da corda quando ela passa em torno de uma polia.
Passo 3
Uma vez que o atrito estático suporta o peso da toalha fora da mesa, temos
A força de atrito estático é
A força normal é aplicada pela mesa à parte da toalha sobre a mesa e tem uma magnitude igual a o peso dessa parte da toalha. Isso é verdade, porque a tabela é considerada horizontal e a parte da toalha sobre ela não acelera na direção vertical. Assim, temos
Passo 4
A magnitude da aceleração devido à gravidade pode ser eliminada algebricamente a partir deste resultado, dando
Dividir os dois lados por , temos
Onde, e denotam as frações da toalha dentro e fora da mesa, respectivamente.
Passo 5
Já que , podemos escrever a equação obtida como