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
, 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
, responda:
Qual o tempo necessário para mover o pacote até o ponto de destino?
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
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
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
. 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 (
) e a força de atrito (
) que resiste ao movimento. A Segunda Lei de Newton nos diz que a força resultante (
) é igual à massa (
) vezes a aceleração (
):
Passo 3
Vamos calcular a força de atrito. A força de atrito é dada por:
Onde
é a força normal. Em uma superfície plana,
é igual ao peso do objeto, então:
Substituindo os valores:
Então,
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:
Passo 5
Com a força resultante, podemos encontrar a aceleração usando a Segunda Lei de Newton:
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 (
), aceleração (
) e tempo (
) é:
Resolvendo para
:
Resposta
O tempo necessário para mover o pacote até o ponto de destino é aproximadamente 3,63 segundos.