Um bloco de massa
está apoiado sobre a carroceria de um caminhão que está subindo uma ladeira que tem a forma de um plano inclinado. O bloco sobe a ladeira junto com o caminhão, sem escorregar na carroceria. O coeficiente de atrito estático - entre o bloco e a superficie da carroceria é
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Dados: M,
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a) Faça um diagrama de forças para o bloco.
Dados: M,
a) Faça um diagrama de forças para o bloco.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um bloco com massa
apoiado na carroceria de um caminhão que está subindo uma ladeira inclinada. Nosso objetivo é fazer um diagrama de forças para esse bloco. O conteúdo aqui envolve equilíbrio de forças em planos inclinados e atrito estático. Para resolver, vamos precisar identificar todas as forças que atuam no bloco e como elas se relacionam.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar todas as forças que estão agindo sobre o bloco. As principais forças são:
-
Peso do bloco (
): Essa força é causada pela gravidade e atua sempre para baixo, com intensidade , onde é a aceleração da gravidade. -
Força Normal (
): É a força que a superfície da carroceria exerce sobre o bloco, perpendicular à superfície inclinada. -
Força de Atrito Estático (
): Como o bloco não está escorregando, existe uma força de atrito que impede o movimento relativo entre o bloco e a carroceria. Essa força atua paralela à superfície da ladeira e contrária ao movimento do caminhão. -
Força de Empuxo ou Tendência de Movimento (
): É a força que faz o caminhão subir a ladeira, fazendo com que o bloco tenda a deslizar para baixo devido à inclinação.
Passo 3
Agora, vamos decompor algumas dessas forças para facilitar a visualização no diagrama:
- Peso (
): Pode ser decomposto em duas componentes: - Paralela à ladeira (
): - Perpendicular à ladeira (
):
- Paralela à ladeira (
Isso ajuda a entender como o peso do bloco interage com a inclinação da ladeira.
Passo 4
No diagrama de forças, representamos cada força com uma seta apontando na direção correta:
- Desenhe o bloco na ladeira inclinada.
- A seta do Peso (
) vai direto para baixo. - A seta da Força Normal (
) vai perpendicular à superfície da ladeira, empurrando o bloco para fora. - A seta da Força de Atrito Estático (
) vai paralela à ladeira, apontando para cima, já que está impedindo o bloco de escorregar para baixo. - A seta da Força de Empuxo ou Tendência de Movimento (
) está implícita na subida do caminhão, fazendo com que a força de atrito reaja contra essa tendência.
Resposta
O diagrama de forças para o bloco na ladeira inclinada inclui:
- Uma seta para baixo representando o Peso (
). - Uma seta perpendicular à superfície da ladeira representando a Força Normal (
). - Uma seta paralela à ladeira, apontando para cima, representando a Força de Atrito Estático (
). - As componentes do peso,
e , ajudam a visualizar a decomposição das forças no diagrama.
Esse diagrama mostra todas as forças atuantes no bloco, permitindo analisar como ele permanece em equilíbrio enquanto o caminhão sobe a ladeira.