Um bloco pesa 10 kg e , num dado instante, sua velocidade é de . O bloco está escorregando sobre uma pista de gelo horizontal, e a partir do instante mencionado ele leva 10 s até parar. Determine a força de atrito entre o bloco e a superfície supondo que a mesma permaneça constante.

Passo 1

Vamos resolver um problema de cinemática e forças. Temos um bloco de 10 kg que está se movendo a 4 m/s sobre gelo e leva 10 segundos para parar. Precisamos descobrir qual é a força de atrito ( ) que está agindo sobre ele. Para isso, vamos usar as leis do movimento de Newton e entender como a velocidade e o tempo estão relacionados com a força de atrito.

Passo 2

Primeiro, vamos entender que a força de atrito é responsável por desacelerar o bloco até que ele pare. A equação que relaciona a força, a massa e a aceleração é dada pela Segunda Lei de Newton:
Onde:
  • é a força,
  • é a massa,
  • é a aceleração.

Passo 3

Precisamos encontrar a aceleração ( ) do bloco. Sabemos que ele parte com uma velocidade inicial ( ) de 4 m/s e para em 10 segundos ( ). A aceleração pode ser calculada usando a fórmula:
Como o bloco está diminuindo a velocidade até parar, é m/s (a velocidade final é 0 m/s).

Passo 4

Substituindo os valores na fórmula da aceleração:
O sinal negativo indica que a aceleração está na direção oposta ao movimento, ou seja, é uma desaceleração.

Passo 5

Agora que temos a aceleração, podemos encontrar a força de atrito usando a Segunda Lei de Newton:
Substituindo os valores:
O sinal negativo mostra que a força de atrito está agindo na direção oposta ao movimento.

Resposta

A força de atrito entre o bloco e a superfície é de 4 N na direção oposta ao movimento.

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