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.