Exercícios Resolvidos de Atrito e Forças não Conservativas

Um bloco desliza de A para C ao longo de uma pista sem atrito e depois passa para um trecho horizontal CD com atrito. Qual das seguintes afirmações é verdadeira?

(A) No trecho AB a energia mecânica do bloco aumenta.

(B) Quanto maior a massa do bloco maior a distância que ele percorre no trecho CD até parar.

(C) No trecho CD a energia mecânica do bloco diminui.

(D) Nos trechos AB e BC a energia cinética do bloco aumenta.

(E) Nos trechos AB e BC a energia potencial gravitacional do bloco diminui.

Passo 1

Temos uma questão que trata de energia. Antes de assumir a conservação de energia no sistema, é sempre bom dar uma olhadinha nas forças atuando no bloquinho para garantir que não há nenhuma força não conservativa:

Trechos AB e BC:

-Força peso:

É uma força conservativa. (OK)

-Força Normal:

Não é uma força conservativa, porém em todo o trajeto ela está perpendicular ao deslocamento e por isso seu trabalho é zero. Então, o sistema não perde nem ganha energia por meio dela. (OK)

Então, nos trechos AB e CD, não temos nenhuma força não conservativa, logo, temos a conservação da energia mecânica.

Trecho CD:

-Força peso:

É uma força conservativa. (OK)

-Força Normal:

(Mesma justificativa) Não é uma força conservativa, porém em todo o trajeto ela está perpendicular ao deslocamento e por isso seu trabalho é zero. Então, o sistema não perde nem ganha energia por meio dela. (OK)

-Força de atrito:

É uma força não-conservativa. (Não OK)

Como o trecho CD tem atrito, o sistema perde energia e por isso não podemos usar a conservação da energia mecância.

Agora que já fizemos descobrimos quando há conservação e quando não há, vamos olhar cada uma.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

(A) No trecho AB a energia mecânica do bloco aumenta.

Vimos que a energia mecânica se conserva no trecho AB, por isso não pode aumentar.

O que acontece é que a energia potencial vai sendo transformada em energia cinética quando o bloco desce a rampa.

A alternativa (A) está errada.

Passo 3

(B) Quanto maior a massa do bloco maior a distância que ele percorre no trecho CD até parar.

Isso não está correto, pois se o coeficiente de atrito não mudar, as acelerações causadas pela força de atrito também não vão mudar independente da massa do corpo.

A alternativa (B) está errada.

Passo 4

(C) No trecho CD a energia mecânica do bloco diminui.

Já vimos que no trecho CD a energia mecânica não se conserva.

A força de atrito retira energia desse sistema ao longo do trajeto, então, a afirmação é verdadeira.

A alternativa (C) está correta.

Mas vamos terminar de analisar as outras.

Passo 5

(D) Nos trechos AB e BC a energia cinética do bloco aumenta.

Bom, essa afirmativa está parcialmente correta.

No trecho AB, realmente a energia cinética aumenta, porém, no trecho BC, a energia cinética diminui, pois está sendo transformada em energia potencial gravitacional quando o bloco sobe a rampa.

A alternativa (D) está errada.

Passo 6

(E) Nos trechos AB e BC a energia potencial gravitacional do bloco diminui.

Essa também está parcialmente correta.

No trecho AB a energia potencial gravitacional diminui, já que o bloquinho desce a rampa, enquanto no trecho BC, a energia potencial gravitacional aumenta quando o bloquinho sobe a rampa.

A alternativa (E) está errada.

Resposta

Letra (C)

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