USP, Sem Campus, Física 1, Coletânea de Exercícios - Parte I -Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia, Questão 41d
Um corpo de massa , repousa sobre um outro de massa , que por sua vez está sobre uma superfície horizontal sem atrito. Uma força atua sobre conforme mostra a figura .
Qual é o módulo, a direção e o sentido da força de contato exercida pelo corpo de massa sobre o corpo de massa ?
Passo 1
Eaew, belezinha?
Temos o seguinte esquema
em que . Nas alternativas anteriores analisamos a situação em que o sistema acima se move como um só devido a presença do atrito entre o corpo de massa e , nesta situação, obtivemos na alternativa anterior que a resultante sobre o corpo é
Isso será útil para encontrarmos o que se pede nesta alternativa
Qual é o módulo, a direção e o sentido da força de contato exercida pelo corpo de massa sobre o corpo de massa ?
Já que a força de contato que exerce sobre é uma junção da força de atrito que é exercida pelo corpo e a força normal, de forma que
Vamos tentar obter explicitamente este vetor!
Passo 2
A força normal é mais simples, desconsiderando a existência de movimento na vertical, temos que
em que usei . Para encontrar a força de atrito no entanto, precisamos usar que
já que a única força que atua sobre o corpo é a força de atrito e obtivemos na alternativa anterior que a resultante vale . Desta maneira temos que a força de contato será a soma deste dois vetores como
Mas e o módulo, direção e sentido?? Vem comigo!
Passo 3
O módulo de um vetor é obtido como
ou simplesmente
em que este vetor forma um ângulo com a horizontal dado por
ou simplesmente
de forma que o ângulo será
A questão foi isso! Te vejo na próxima! Tchau Tchau!
Resposta
e com a direção .