CONTEXTUALIZAÇÃO
Se um corpo está em movimento retilíneo acelerado ou retardado, a resultante das forças que agem sobre ele não é nula. Essa relação é conhecida como o Princípio Fundamental da Dinâmica para o Movimento Retilíneo, ou Segunda Lei de Newton, para o caso particular do movimento retilíneo.
Fonte: Física Geral e Experimental I. Luis Ricardo Arruda de Andrade. Maringá-PR.: Unicesumar, 2019. p. 83.
Uma empresa de transporte precisa deslocar um pacote pesado de 10 kg sobre uma superfície plana no seu armazém. O pacote está sendo puxado por 20 metros a partir do repouso por um robô com uma força horizontal constante de 50 N para que o mova. O coeficiente de atrito entre o pacote e a superfície é de mu=0,2, devido ao tipo de material do piso.
Considerando que o robô e o pacote realizam um MUV e que, para padronizar o movimento de todos os robôs, você deve preencher uma ficha com alguns dados. Considerando g=9,81 m / s^2, responda:
Desenhe o diagrama de corpo livre para o pacote;

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um pacote de 10 kg sendo puxado por um robô com uma força de 50 N em uma superfície plana. A gente sabe que quando um objeto está se movendo ou tentando se mover, algumas forças estão agindo sobre ele. Hoje vamos falar sobre o Diagrama de Corpo Livre, que ajuda a visualizar todas essas forças. Para resolver isso, vamos precisar entender as forças envolvidas: a força de puxar, a força da gravidade, a força normal e a força de atrito.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a força da gravidade. Essa força é puxada pelo centro da Terra e atua para baixo. Ela depende da massa do objeto e da aceleração da gravidade. A fórmula é:
Fg = m times g
Onde:
  • $ F_g $ é a força da gravidade,
  • $ m $ é a massa (10 kg),
  • $ g $ é a aceleração da gravidade (9,81 m/s²).

Passo 3

Agora, temos a força normal. Essa força é a reação da superfície sobre o objeto e atua perpendicularmente à superfície. Em uma superfície plana sem inclinação, a força normal é igual e oposta à força da gravidade. Ou seja:
N = Fg = m times g
Isso significa que a força normal também será para cima, equilibrando a força da gravidade.

Passo 4

A próxima força é a força aplicada pelo robô. Essa é a força que está puxando o pacote horizontalmente. No caso, é uma força constante de 50 N na direção para frente.

Passo 5

Por fim, temos a força de atrito. Essa força se opõe ao movimento e depende do coeficiente de atrito ($ \mu $) e da força normal. A fórmula para calcular a força de atrito é:
mu
Onde:
  • $ \mu = 0,2 $,
  • $ N = m \times g $.

Resposta

Então, o diagrama de corpo livre para o pacote terá as seguintes forças:
  • Força da Gravidade ($ F_g $): apontando para baixo.
  • Força Normal ($ N $): apontando para cima, igual em magnitude à força da gravidade.
  • Força Aplicada pelo Robô ($ F $): apontando horizontalmente para a direita.
  • Força de Atrito ($ F_{atrito} $): apontando horizontalmente para a esquerda, opondo-se ao movimento.
Essas quatro forças estão atuando no pacote e ajudam a entender como ele se move sob a ação do robô e das condições da superfície.

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