Dois blocos de massas
e
estão conectados a uma mola de constante elástica
que tem uma das extremidades fixa, como mostrado na figura. O coeficiente de atrito cinético entre a superfície e o bloco de massa
é igual a
. A polia tem massa desprezível e não possui atrito, e a corda, além de não ter massa, é inestensível. O bloco de massa
é liberado do repouso quando o bloco de massa
está parado e a mola em sua posição de equilíbrio.
4a. Identifique as forças agindo sobre cada parte do sistema, enquanto os blocos estão em movimento.
4a. Identifique as forças agindo sobre cada parte do sistema, enquanto os blocos estão em movimento.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos dois blocos: um com massa
e outro com massa
, conectados por uma mola com constante elástica
. A mola está presa em uma das extremidades. O bloco de massa
está sobre uma superfície com atrito cinético, com coeficiente
. A polia é sem massa e sem atrito, e a corda é inextensível e sem massa. Quando o bloco de
é solto, o bloco de
começa a se mover enquanto a mola estica ou comprime.
Vamos precisar usar conceitos de forças em sistemas com molas e atrito, além de leis de Newton para identificar todas as forças agindo em cada bloco enquanto eles estão em movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as forças que atuam no bloco de massa
. Como ele está sobre uma superfície com atrito, temos:
-
Força peso (
): Essa é a força devido à gravidade, puxando o bloco para baixo. Calcula-se como , onde é a aceleração da gravidade. -
Força normal (
): É a força que a superfície exerce para cima, equilibrando o peso. Então, . -
Força de atrito cinético (
): Como o bloco está em movimento, o atrito atua contra o movimento. Essa força é dada por . -
Força da mola (
): A mola está estericando ou comprimindo, aplicando uma força no bloco de massa . Essa força segue a Lei de Hooke: , onde é a deformação da mola.
Agora, vamos para o bloco de massa
:
-
Força peso (
): Assim como o bloco de , esse bloco também tem uma força peso puxando para baixo: . -
Tensão na corda (
): A corda que conecta os dois blocos exerce uma tensão nessa massa, puxando-a para cima.
Passo 3
Resumindo, enquanto os blocos estão em movimento, as forças atuando são:
-
No bloco de massa
: - Força peso:
(para baixo) - Força normal:
(para cima) - Força de atrito cinético:
(contra o movimento) - Força da mola:
(dependendo da direção da deformação da mola)
- Força peso:
-
No bloco de massa
: - Força peso:
(para baixo) - Tensão na corda:
(para cima)
- Força peso:
Resposta
As forças atuando no sistema enquanto os blocos estão em movimento são:
-
No bloco de massa
: - Força peso
para baixo. - Força normal
para cima. - Força de atrito cinético
contrária ao movimento. - Força da mola
dependendo da deformação da mola.
- Força peso
-
No bloco de massa
: - Força peso
para baixo. - Tensão na corda
para cima.
- Força peso