Um bloco de massa
é empurado em um solo cujo atrito com o bloco é dado pelos coeficientes cinético e estático
e
. A força que empurra o bloco é dada por
e esta forma um ângulo
com a vertical. OBS: A força força o bloco contra o solo e o mesmo desloca-se por uma distância D. Encontre cada força e o trabalho de cada uma delas para deslocar o bloco na citada distância.
Passo 1
O enunciado descreve um bloco de massa
sobre um solo horizontal, com coeficiente de atrito estático
e cinético
. Uma força
de módulo
faz ângulo
com a vertical, empurrando o bloco contra o solo. O bloco desloca-se horizontalmente de uma distância
. Vamos desenhar o diagrama de corpo livre, decompor as forças, aplicar equilíbrio vertical para achar a normal, obter a força de atrito cinético e, por fim, calcular o trabalho de cada força durante o deslocamento.
Passo 2
Decompondo a força aplicada
:
forma ângulo
com a vertical, logo
Passo 3
Equilíbrio de forças na direção vertical (não há aceleração vertical):
Passo 4
A força de atrito estático máxima é
Para o bloco começar a mover deve valer
.
Durante o deslocamento, o atrito é cinético, de módulo
Durante o deslocamento, o atrito é cinético, de módulo
e atua sempre em sentido oposto ao movimento.
Passo 5
Definição de trabalho: para uma força
e deslocamento
(horizontal),
Assim:
– Trabalho da força aplicada
– Trabalho da força aplicada
– Trabalho do peso
– Trabalho da reação normal
– Trabalho do atrito
Resposta
Força aplicada:
Peso:
Reação normal:
Atrito cinético: