9 . Um bloco de massa M = 2,0   k g está ligado a uma mola de constante elástica k = 12   N / m e apóia-se sobre um plano horizontal sem atrito. Um outro bloco, de massa m = 1 , 0   k g , está no topo do bloco de massa M . Se o coeficiente de atrito estático entre os dois corpos é μ e = 0,48 , a distância máxima A 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:

( a )   0,6   m

( b )   0,8   m

( c )   1,2   m

( d )   1,6   m

( e )   2,4   m

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:

x t = A cos ⁡ ( ω 0 t + ϕ )

O enunciado pede o valor máximo de A 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:

F a = m g μ e

A aceleração desse sistema é dada por:

a = d 2 x d t 2 = - A ω 0 2 cos ⁡ ( ω 0 t + ϕ )

A aceleração máxima acontece quando o cosseno é igual a 1 , então:

a m á x = A ω 0 2

Então para o bloco não escorregar temos que:

m a m á x = m g μ e

⇒ A ω 0 2 = g μ e

Então temos que encontrar o valor de ω 0 para depois achar A .

Passo 2

O valor de ω 0 é dado por:

ω 0 = k M T

Onde M T é massa total que é a soma da massa dos blocos, logo:

ω 0 = k M + m

Substituindo os valores que conhecemos, temos:

ω 0 = 12 2 + 1

⇒ ω 0 = 12 3

Então temos que:

ω 0 = 2   s - 1

Passo 3

Agora podemos encontrar A máximo. Temos:

A ω 0 2 = g μ e

⇒ A = g μ e ω 0 2

Substituindo os valores que temos, ficamos com:

A = 10 ( 0,48 ) 2 2

⇒ A = 4,8 4

Então temos que:

A = 1,2   m

Então a alternativa correta é a c .

Resposta

c   1,2   m

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