Um carregador em um depósito empurra, sobre o solo horizontal, uma caixa de massa 20 kg , que inicialmente estava em repouso. Para colocar a caixa em movimento, é necessária uma força horizontal de intensidade 30 N . Uma vez iniciado o deslizamento, são necessários 20 N para manter a caixa movendo-se com velocidade constante. Considere g=10 m / s^2.
a) Determine os coeficientes de atrito estático e cinético entre a caixa e o solo.
b) Determine o trabalho realizado pelo carregador ao arrastar a caixa por 5 m .
c) Qual seria o trabalho realizado pelo carregador se a força horizontal aplicada inicialmente fosse de 20 N? Justifique sua resposta.

Passo 1

Beleza, vamos ver o que o exercício pede. A gente tem uma caixa de massa em repouso sobre o chão.
• Pra tirar do repouso, o carregador precisa empurrar com á.
• Pra manter em movimento constante, precisa de é.
O assunto é atrito (estático e cinético) e trabalho de uma força.
O que precisamos:
  1. Relações do atrito
    • Força máxima de atrito estático:
    • Força de atrito cinético:
    • Normal
  2. Trabalho:

Passo 2

Primeiro, achamos o coeficiente de atrito estático Frm estático = Frm atritosmax Longrightarrow 30 = mus,(m,g) .
Quando a força de 30 = mus,(20cdot10) Longrightarrow mus = 30200 = 0,15 vence o repouso, ela iguala a força de atrito estático máxima:
á
Substituindo e :

Passo 3

Agora o coeficiente de atrito cinético 20 = Frm atritok = muk,(m,g) = muk,(20cdot10) .
Com velocidade constante, a força de 20 N é igual ao atrito cinético:
muk = 20200 = 0,10
Logo

Passo 4

Trabalho ao arrastar a caixa por W = F,dcostheta = 20 times 5 times cos0° = 100 J .
Como a velocidade é constante, a força aplicada vale (mesma do atrito cinético) e age na direção do deslocamento ( ).

Passo 5

E se a força aplicada inicial fosse de W = 0 J ?
Bem, (força máxima de atrito estático). Então a caixa não sai do lugar: .
Como trabalho é , com

Resposta

a) e .
b) .
c) , pois a força não vence o atrito estático e não há deslocamento.

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