Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 7.1 - Ex. 63
Um trenó de está inicialmente em repouso sobre uma estrada horizontal. O coeficiente de atrito cinético entre o trenó e a estrada é . O trenó é puxado por uma distância de por uma força de aplicada ao trenó por um ângulo de acima da horizontal. (a) Encontre o trabalho feito pela força aplicada. (b) Encontre a energia dissipada por atrito. (c) Encontre a variação de energia cinética do trenó. (d) Encontre a rapidez do treno depois de viajar por .
Passo 1
(a) Vamos lembrar da fórmula para calcular o trabalho realizado por uma força:
Onde é o ângulo entre a força aplicada e a direção do movimento:
Passo 2
(b) Se o coeficiente de atrito cinético era , a magnitude da força de atrito ao longo desse movimento era a seguinte:
Mas dessa vez a força normal não é exatamente igual ao peso, pois a força de tem uma componente vertical que precisa ser descontada:
E essa força foi aplicada na direção oposta () ao movimento do trenó ao longo dos de movimento, então o trabalho realizado pelo atrito foi:
Então a energia dissipada foi de .
Passo 3
(c) A variação da energia cinética do trenó é igual ao trabalho total realizado sobre ele ao longo do movimento:
Passo 4
(d) Como o trenó parte do repouso e ganha um total de de energia cinética, a rapidez final pode ser calculada da seguinte forma:
Resposta
(a) .
(b) .
(c) .
(d) .