Revisão. Um lavador de janelas puxa um rodo de borracha para baixo em uma janela vertical muito alta. O rodo tem massa 160 g e é montado na ponta de uma haste leve. O coeficiente de atrito cinético entre o rodo e o vidro seco é 0,900 . O lavador de janelas aperta o rodo contra a janela com uma força com componente horizontal de
. (a) Se ele puxar o rodo para baixo na janela com velocidade constante, que componente da força vertical ele deve exercer?
Passo 1
Beleza, vamos ver o que a questão está pedindo! Temos um lavador de janelas que está puxando um rodo de borracha para baixo numa janela alta. A gente vai trabalhar com física, especificamente com as forças envolvidas e o atrito. Para resolver isso, vamos precisar entender como calcular a força necessária para manter o rodo se movendo a uma velocidade constante, levando em conta a massa do rodo, o atrito e as componentes da força que o lavador está aplicando.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o peso do rodo. O peso é a força com que a gravidade puxa o rodo para baixo e é dado por:
Onde:
-
(convertendo gramas para quilogramas) -
(aceleração da gravidade)
Então,
Vamos arredondar para três casas decimais:
Passo 3
Agora, como o rodo está se movendo a velocidade constante, isso significa que a força resultante na direção vertical é zero. Ou seja, a soma das forças para cima deve igualar a soma das forças para baixo.
As forças que agem na vertical são:
- A força vertical que o lavador exerce (
) para cima. - O peso do rodo (
) para baixo. - A força de atrito (
) também para baixo, já que o atrdo atua na direção oposta ao movimento.
Então, temos:
Passo 4
Vamos calcular a força de atrito cinético (
). A força de atrito é dada por:
Onde:
-
(coeficiente de atrito cinético) -
é a força normal, que no caso está relacionada com a força que o lavador está aplicando na direção horizontal.
Como o lavador está aplicando uma força com uma componente horizontal (
) de 4,00 N, a força normal (
) é igual a essa componente horizontal:
Então,
Passo 5
Agora que temos tanto o peso quanto a força de atrito, podemos calcular a força vertical (
) que o lavador precisa exercer:
Resposta
O lavador de janelas deve exercer uma força vertical de aproximadamente 5,17 N para manter o rodo se movendo a velocidade constante.