Calcule a força de atrito que atua sobre uma garrafa de massa igual a
que é empurrada sobre uma superfície, com uma velocidade inicial de
e desliza por um (
) até parar.
Passo 1
O enunciado pede para calcular a força de atrito que faz parar uma garrafa de massa
lançada com velocidade inicial
que percorre
até parar. O conteúdo principal é o Teorema Trabalho-Energia Cinética, e vamos precisar da massa, da velocidade inicial, da distância até parar e das fórmulas de energia cinética e trabalho de uma força.
Passo 2
A energia cinética é a energia que um corpo possui devido ao seu movimento. Para massa
e velocidade
, ela é dada por:
Como a garrafa para no final, a energia cinética inicial
será calculada e a final
é zero.
Passo 3
Vamos calcular
usando
e
:
Como
, a variação de energia cinética é
.
Passo 4
O Teorema Trabalho-Energia diz que o trabalho total
realizado pelas forças sobre o corpo é igual a
. Como a única força fazendo trabalho é a de atrito,
e temos
, ou seja
.
Passo 5
Isolando a força de atrito e substituindo
e o valor de
:
Resposta
A força de atrito tem magnitude de aproximadamente 1,76 N, atuando no sentido oposto ao movimento.