Um bloco é empurrado sobre uma superfície horizontal. Descreva como a força de atrito cinético atua nessa situação e como ela se relaciona com a força aplicada.
Passo 1
O enunciado fala de um bloco sendo empurrado sobre uma superfície horizontal e quer entender como age a força de atrito cinético. O conteúdo aqui é mecânica clássica, mais especificamente o modelo de atrito cinético entre dois corpos em deslizamento relativo, e precisamos usar a definição de força de atrito
em função do coeficiente de atrito cinético
e da normal
.
Passo 2
Quando o bloco desliza, a força de atrito cinético aparece sempre apontando no sentido contrário ao movimento instantâneo do bloco. Se você empurra o bloco para a direita, a força de atrito age para a esquerda, tentando resistir ao deslizamento.
Passo 3
Para calcular a magnitude da força de atrito cinético usamos a relação
onde
é a força normal. Num plano horizontal sem outras forças verticais, vale
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Esse valor é (aproximadamente) independente da área de contato e da velocidade de deslizamento, dependendo apenas do coeficiente
e do peso do bloco.
Passo 4
A relação com a força aplicada
é a seguinte:
- Se
, o bloco desliza com velocidade constante (resultante nula). - Se
, a força resultante é positiva na direção do empuxo e o bloco acelera. - Se
, a força de atrito vence o empuxo, a resultante aponta contrária ao movimento e o bloco desacelera até parar.
Resposta
A força de atrito cinético atua sempre oposta ao movimento do bloco, com módulo dado por
onde
é o coeficiente de atrito cinético e
é o peso do bloco. Se a força aplicada for igual a esse valor, o bloco desliza a velocidade constante; se for maior, o bloco acelera; se for menor, ele desacelera até parar.