1. Uma caixa de massa 10 kg está sendo puxada para a direita com uma força constante de 50 N . A superfície tem um coeficiente de atrito cinético de 0,3 . Qual é a aceleração da caixa?
Podemos começar usando a Segunda Lei de Newton, que afirma que a força resultante em um objeto é igual à sua massa multiplicada pela sua aceleração:

Passo 1

O enunciado dá os seguintes dados e pede a aceleração da caixa:
  • massa da caixa: m=10\\ \mathrm{kg}.
  • força horizontal aplicada para a direita: F_{\text{ap}}=50\\ \mathrm{N}.
  • coeficiente de atrito cinético: \mu_k=0,3.
  • superfície é horizontal (logo há força normal e peso verticalmente).
    Pergunta: qual é a aceleração da caixa (módulo e direção)?

Passo 2

Desenho mental das forças (diagrama de corpo livre) e equações verticais:
  • peso para baixo: P=m g, onde g é a aceleração da gravidade.
  • força normal para cima: N.
  • força aplicada para a direita: F_{\text{ap}}.
  • força de atrito cinético para a esquerda: f_k, que tem magnitude f_k=\mu_k N.
Como a superfície é horizontal e a caixa não acelera verticalmente, a soma das forças na vertical é zero:
N - m g = 0.
Isso implica
N = m g.
Aqui cada símbolo significa:
  • N: força normal (N).
  • m: massa ( \mathrm{kg}).
  • g: aceleração da gravidade ( \mathrm{m\,s^{-2}}).

Passo 3

Calcular a força de atrito cinético usando f_k=\mu_k N e N=m g.
Escolho g=9,8\\ \mathrm{m\,s^{-2}} (valor padrão próximo ao real). Então
f_k = \mu_k m g.
Substituindo os números:
f_k = 0,3 \times 10 \times 9,8.
Faço as contas em passos simples: 0,3\times 10 = 3 e 3\times 9,8 = 29,4. Logo
f_k = 29,4\\ \mathrm{N}.

Passo 4

Encontrar a força resultante na direção horizontal. Tomando a direita como positiva:
F_{\text{res}} = F_{\text{ap}} - f_k.
Substituindo:
F_{\text{res}} = 50 - 29,4 = 20,6\\ \mathrm{N}.

Passo 5

Aplicar a Segunda Lei de Newton na horizontal: a soma das forças é igual à massa vezes a aceleração,
F_{\text{res}} = m a.
Isolando a:
a = \frac{F_{\text{res}}}{m} = \frac{20,6}{10}.
Fazendo a divisão:
a = 2,06\\ \mathrm{m\,s^{-2}}.

Passo 6

Interpretação final e checagem rápida: o valor é positivo, então a aceleração é para a direita (mesma direção da força aplicada). Unidades conferem ( \mathrm{m\,s^{-2}}). Tudo ok — você faria exatamente esses passos na prova.

Resposta

a = 2,06\\ \mathrm{m\,s^{-2}} para a direita.

Exercícios relacionados