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:
Qual o tempo necessário para mover o pacote até o ponto de destino?

Passo 1

Então, vamos resolver um problema de Dinâmica, especificamente aplicando a Segunda Lei de Newton. A situação envolve um pacote de 10 kg sendo puxado por um robô com uma força constante de 50 N sobre uma superfície plana com coeficiente de atrito de mu = 0,2. Precisamos descobrir quanto tempo o robô leva para mover o pacote por 20 metros partindo do repouso. Para isso, vamos usar conceitos de força, atrito, aceleração e movimento uniformemente variado.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as forças que atuam no pacote. Temos a força aplicada pelo robô ( Faplicada) e a força de atrito ( Fatrito) que resiste ao movimento. A Segunda Lei de Newton nos diz que a força resultante ( Fresu) é igual à massa ( m) vezes a aceleração ( a):
Fresu

Passo 3

Vamos calcular a força de atrito. A força de atrito é dada por:
Fatrito = mu cdot N
Onde N é a força normal. Em uma superfície plana, N é igual ao peso do objeto, então:
N = m cdot g
Substituindo os valores:
N = 10,kg cdot 9,81,m/s^2 = 98,1,N
Então,
Fatrito = 0,2 cdot 98,1,N = 19,62,N

Passo 4

Agora, calculamos a força resultante que causa a aceleração do pacote. A força resultante é a força aplicada menos a força de atrito:
Fresu

Passo 5

Com a força resultante, podemos encontrar a aceleração usando a Segunda Lei de Newton:
a = Fresu

Passo 6

Agora, usamos as equações do movimento uniformemente variado (MUV) para encontrar o tempo necessário para percorrer 20 metros partindo do repouso. A equação que relaciona distância ( s), aceleração ( a) e tempo ( t) é:
s = 12 a t^2
Resolvendo para t:
t = raiz2sa = raiz2 cdot 20,m3,038,m/s^2 = raiz403,038 approx raiz13,18 approx 3,63,s

Resposta

O tempo necessário para mover o pacote até o ponto de destino é aproximadamente 3,63 segundos.

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