USP – Física 2 – 2019 – P-SUB – M.Escolha
. Um bloco de massa está ligado a uma mola de constante elástica e apóia-se sobre um plano horizontal sem atrito. Um outro bloco, de massa , está no topo do bloco de massa . Se o coeficiente de atrito estático entre os dois corpos é , a distância máxima que os dois corpos podem ser puxados a partir da posição de equilíbrio sem que o bloco de cima escorregue, uma vez que os dois sejam librados é:
Passo 1
Vamos juntos resolver esse problema!
Nosso problema é um caso de oscilação, então a expressão que descreve a posição em função do tempo é dada por:
O enunciado pede o valor máximo de para que o bloco de cima não deslize. A força que mantém o bloco sem deslizar é a força de atrito, então essa força tem que ser maior ou igual a força gerada pela aceleração máxima que o sistema pode adquirir por conta da mola.
A força de atrito máxima é dada por:
A aceleração desse sistema é dada por:
A aceleração máxima acontece quando o cosseno é igual a , então:
Então para o bloco não escorregar temos que:
Então temos que encontrar o valor de para depois achar .
Passo 2
O valor de é dado por:
Onde é massa total que é a soma da massa dos blocos, logo:
Substituindo os valores que conhecemos, temos:
Então temos que:
Passo 3
Agora podemos encontrar máximo. Temos:
Substituindo os valores que temos, ficamos com:
Então temos que:
Então a alternativa correta é a .