Dois blocos,
e
, conectados por uma corda inextensível e de massa desprezível sobre uma superficie com atrito deslizaram para baixo sobre um plano inclinado. A massa da polia é desprezível.
Elabore o diagrama de corpo isolado dos 2 blocos, indicando o sentido de aceleração do sistema.
Elabore o diagrama de corpo isolado dos 2 blocos, indicando o sentido de aceleração do sistema.
Passo 1
Vamos lá! A questão pede para a gente elaborar os diagramas de corpo isolado (ou diagramas de corpo livre) dos dois blocos,
e
, que estão conectados por uma corda sobre um plano inclinado com atrito. Além disso, precisamos indicar o sentido da aceleração do sistema. Vamos usar conceitos de forças e Newton para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um diagrama de corpo isolado. Basicamente, é um desenho que mostra todas as forças atuando em um objeto específico, sem mostrar o resto do ambiente. Isso ajuda a analisar quais forças estão influenciando o movimento do objeto.
Passo 3
Para cada bloco, precisamos identificar as forças que atuam nele. Vamos começar com o bloco
que está no plano inclinado:
- Força Peso (
): Puxa o bloco para baixo, na direção da gravidade. - Força Normal (
): Perpendicular à superfície do plano inclinado, empurra o bloco contra o plano. - Força de Atrito (
): Atua paralelamente ao plano inclinado, contrária ao movimento. - Tensão da Corda (
): Puxa o bloco para cima ao longo do plano inclinado.
Agora, para o bloco
que está pendurado:
- Força Peso (
): Puxa o bloco para baixo, na direção da gravidade. - Tensão da Corda (
): Puxa o bloco para cima.
Passo 4
Com as forças identificadas, precisamos analisar o sentido em que o sistema vai se mover, ou seja, a direção da aceleração. Para isso, vamos considerar o equilíbrio das forças:
- No bloco
, a força que tende a puxá-lo para baixo o plano é a componente do peso na direção do plano menos a tensão da corda e a força de atrito. - No bloco
, a força que puxa para baixo é o peso menos a tensão da corda.
Se a força resultante puxando
para baixo for maior que a força resultante puxando
para baixo o plano, o sistema vai acelerar na direção em que
está sendo puxado para baixo, ou seja, para baixo.
Passo 5
Agora, vamos desenhar mentalmente os diagramas de corpo isolado:
-
Diagrama de
: - Uma seta para baixo representando
. - Uma seta perpendicular ao plano representando
. - Uma seta para cima ao longo do plano representando
. - Uma seta para cima, mas paralela ao plano, representando a força de atrito
. - A direção da aceleração é para baixo ao longo do plano.
- Uma seta para baixo representando
-
Diagrama de
: - Uma seta para baixo representando
. - Uma seta para cima representando
. - A direção da aceleração é para baixo.
- Uma seta para baixo representando
Resposta
Os diagramas de corpo isolado mostram que o sistema acelera na direção em que o bloco
está sendo puxado para baixo. Assim, a aceleração do sistema é para baixo no plano inclinado.