- 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:
. - força horizontal aplicada para a direita:
. - coeficiente de atrito cinético:
. - 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:
, onde é a aceleração da gravidade. - força normal para cima:
. - força aplicada para a direita:
. - força de atrito cinético para a esquerda:
, que tem magnitude .
Como a superfície é horizontal e a caixa não acelera verticalmente, a soma das forças na vertical é zero:
Isso implica
Aqui cada símbolo significa:
-
: força normal (N). -
: massa ( ). -
: aceleração da gravidade ( ).
Passo 3
Calcular a força de atrito cinético usando
e
.
Escolho (valor padrão próximo ao real). Então
Escolho
Substituindo os números:
Faço as contas em passos simples:
e
. Logo
Passo 4
Encontrar a força resultante na direção horizontal. Tomando a direita como positiva:
Substituindo:
Passo 5
Aplicar a Segunda Lei de Newton na horizontal: a soma das forças é igual à massa vezes a aceleração,
Isolando
:
Fazendo a divisão:
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 (
). Tudo ok — você faria exatamente esses passos na prova.