Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 4.1 - Ex. 24
Você está sentado em sua cadeira de escritório, com rodinhas, em frente à sua escrivaninha. Considere desprezíveis as forças de atrito entre a cadeira e o chão. No entanto, as forças de atrito entre a cadeira e a escrivaninha são desprezíveis. Quando sentado em repouso, você resolve buscar mais uma xícara de café. Você empurra horizontalmente a escrivaninha e a cadeira rola para trás. (a) Desenhe o seu próprio diagrama de corpo livre enquanto empurra, indicando claramente qual é a força responsável por sua aceleração. (b) Qual é a reação à força que provoca sua aceleração? (c) Desenhe o diagrama de corpo livre da escrivaninha e explique por que ela não acelera. Isto viola a terceira lei de Newton? Explique.
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar cada item passo a passo.
O diagrama de corpo livre da pessoa enquanto empurra está identificado na figura abaixo:
Onde:
- Força normal exercida pelo chão.
- Força gravitacional exercida pela Terra.
- Força exercida pela mesa.
- Força normal.
- Força gravitacional.
- Força provocada pelo chão.
- Força provocada pela pessoa.
Quando a pessoa empurra com suas mãos contra a mesa, a mesa empurra de volta as suas mãos com uma força de igual magnitude, mas na direção oposta. Esta força que acelera a pessoa para trás.
Passo 2
O item (b) nos pergunta qual é a reação à força que provoca sua aceleração.
Como já foi discutido no item anterior, a força de reação que provoca essa aceleração é a força que a pessoa exerce sobre a mesa.
Passo 3
Para o item (c) temos que o diagrama de corpo livre da escrivaninha é dado por:
Onde:
Quando a pessoa empurrou a mesa, ela não aplicou força suficiente para superar o atrito entre a mesa e o chão. As forças aplicadas sobre a mesa se cancelam vetorialmente, por isso a mesa não acelera.
A Terceira lei de Newton ainda é respeitada, só temos que a força resultante sobre a mesa é nula, e por isso ela não acelera.
É importante salientar que, as forças representadas no diagrama, apesar de terem igual magnitude e sentidos opostos, não são pares da terceira lei de Newton.
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)