5.27 Em um laboratório de física, uma caixa com
é empurrada através de uma mesa larga por uma força horizontal
. a) Se a caixa se move com velocidade constante igual a
e o coeficiente de atrito cinético entre a caixa e a superfície é igual a 0,12 , qual é o módulo de
? b) Qual é o módulo de
quando a caixa aumenta de velocidade com uma aceleração constante de
? c) Quais seriam as mudanças das respostas dos itens (a) e (b) se essas experiências fossem realizadas na Lua, onde
?
Passo 1
Vamos resumir o enunciado e identificar o conteúdo. Temos uma caixa de massa
sendo empurrada horizontalmente por uma força
. Entre a caixa e a mesa atua atrito cinético com coeficiente
. Precisamos usar:
. A segunda lei de Newton no eixo horizontal,
. A expressão da força de atrito cinético
,
. O fato de que a normal
iguala o peso em situações sem inclinação, isto é,
.
Passo 2
Determinamos a força de atrito
. Como a superfície é horizontal, a normal é
Logo,
Passo 3
(a) Movimento com velocidade constante (
): a resultante horizontal é zero, então
Substituindo
,
e
:
Passo 4
(b) Movimento com aceleração constante
: pela segunda lei de Newton,
Já sabemos
. Então
Passo 5
(c) Na Lua temos
. Repetimos os itens (a) e (b) trocando
.
Para (a) na Lua:
Para (a) na Lua:
e como
,
Para (b) na Lua:
Resposta
(a)
(b)
(c) Na Lua:
\quad(a)
\quad(b)
(b)
(c) Na Lua:
\quad(a)
\quad(b)