Exercícios Resolvidos de Atrito Cinético

Um bloco de 5   k g é colocado sobre um de 10   k g , conforme a figura. Uma força horizontal de 45   N é aplicada ao bloco de 10   k g e o bloco de 5   k g está preso à parede por uma corda sem massa. O coeficiente de atrito cinético entre todas as superfícies é 0,2 . A tração na corda é:

A. 5 N

B. 10 N

C. 20 N

D. 25 N

E. 50 N

Passo 1

A maior dificuldade desse problema é analisar quais são as forças de atrito e para onde elas apontam.

Quando o bloco de 10   k g é puxado para a direita pela força F → , ele vai deslizar sobre a superfície do chão e também sobre a superfície do bloco de 5   k g , que está preso.

Assim, existe uma força de atrito em cada um desses contatos contrária ao deslizamento desse bloco:

Porém, nosso objetivo é achar a força de tração, então vamos fazer um diagrama do corpo livre para o bloco de 5   k g e analisar as forças sobre ele.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Pensando agora apenas nas forças sobre o bloco de 5   k g ...

Se o bloco de 5   k g exerce uma força de atrito F → a t 1 para a esquerda sobre o bloco de 10   k g , o bloco de 10   k g exerce uma força de atrito com a mesma intensidade F a t 1 e com o sentido oposto (para a direita):

Isso faz sentido, pois quando o bloco de baixo desliza para a direita, ele tenta “arrastar” o bloco de cima também para a direita. Então a força de atrito que o bloco de baixo exerce sobre o bloco de cima é para a direita.

Mas além da força de atrito, temos também uma força Peso P → 1 para baixo, uma força normal para cima N → 1 e a força de tração no cabo T → :

Passo 3

Agora, para descobrir a força de tração T → , vamos aplicar a Segunda Lei de Newton.

F R = m a

Como o bloco está em equilíbrio (preso à parede), sua aceleração é zero e portanto a força resultante sobre ele é nula:

F R = 0

Passo 4

Se a força resultante sobre o bloco é nula, temos que:

F R x = 0

F a t 1 - T = 0

T = F a t 1

Passo 5

Mas quem é essa força de atrito F a t 1 ?

Bom, a força de atrito cinético é dada por:

F a t = μ N

E podemos achar o valor da força normal, fazendo o equilíbrio de forças na vertical:

F R y = 0

P 1 - N 1 = 0

N 1 = m 1 g

Assim, temos que:

F a t 1 = μ N 1

F a t 1 = μ m 1 g

Passo 6

Voltando à expressão da força de tração:

T = F a t 1

T = μ m 1 g

Substituindo os valores numéricos, temos:

T = 0,2 5 10

T = 10   N

Ficamos com a letra B.

Resposta

Letra (B)

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