Exercícios Resolvidos de Atrito Estático

USP – Física 1 – 2020 – P1 – Discursiva

Q 14 - Um bloco de massa m 1 = 3   k g é colocado sobre um bloco de massa m 2 = 4   k g , que encontra-se em repouso. Admitindo que os coeficientes de atrito estático e cinético entre os blocos são μ e , 1 = 0,5 e μ c , 1 = 0,4 , respectivamente, e que os coeficientes de atrito estático e cinético entre o bloco de massa m 2 e o solo são μ e , 2 = 0,2 e μ c 2 = 0,1 , respectivamente, o

máximo valor de F   ( F → = F i ^ ) , em Newtons, que pode ser aplicada ao corpo de massa m 1 para que o sistema permaneça em repouso é:

Passo 1

Vem comigo que a gente vai detonar essa questão juntos!

Para podermos ver melhor o que está acontecendo, vamos montar um diagrama de corpo livre, temos o seguinte então:

Onde as forças N 1 e f a 1 são as forças normal e de atrito entre os blocos e as forças N 2 e f a 2 são as forças da interação do bloco A e o chão.

Como os blocos estão em repouso na direção j ^ , temos o seguinte:

Para o bloco m 1 :

N 1 = P 1

Para o bloco m 2 :

N 2 = P 1 + P 2

Para que o sistema em repouso a força resultante em m 1 e em m 2 deve ser zero.

Vamos então aplicar a segunda lei de Newton em cada bloco e vê o que encontramos em relação a F .

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Vamos começar com o bloco m 1 , temos:

F - f a 1 = 0

F = f a 1

Para o bloco m 2 temos que:

f a 1 - f a 2 = 0

f a 1 = f a 2

Juntando as duas equações temos que:

F = f a 2

Passo 3

Como o enunciado pede a força máxima que pode ser aplicada para que os blocos fiquem em repouso, teremos que a força máxima deve ser igual a força de atrito estático máximo, assim:

F m á x = f a 2 m á x

A força de atrito máxima do bloco m 2 com o chão é dada por:

f a 2 m á x = μ e 2 N 2

Usando que:

N 2 = P 1 + P 2

Assim temos que:

f a 2 m á x = μ e 2 ( P 1 + P 2 )

= μ e 2 ( m 1 g + m 2 g )

⇒ f a 2 m á x = μ e 2 g ( m 1 + m 2 )

Substituindo os valores que conhecemos, temos:

f a 2 m á x = 0 , 2 ( 10 ) ( 3 + 4 )

= 0,2 ( 70 )

Logo temos que:

f a 2 m á x = 14   N

Com isso temos que:

F m á x = 14   N

Prontinho, encontramos o que o enunciado pedia!

Resposta

F m á x = 14   N

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