Suponha que um livro com massa
, esteja em repouso na palma de sua mão superfície
a) Represente em um diagrama de corpo livre as forças que atuam sobre o livro.
b) Nomeie essas forças.
c) Essas forças estão em equilíbrio? Justifique sua resposta
d) Determine a intensidade de cada uma dessas forças (em newtons). Apresente as etapas da resolução, por mais simples (ou complexas) que sejam.
e) Essas forças formam um par de ação e reação? Justifique sua resposta.
a) Represente em um diagrama de corpo livre as forças que atuam sobre o livro.
b) Nomeie essas forças.
c) Essas forças estão em equilíbrio? Justifique sua resposta
d) Determine a intensidade de cada uma dessas forças (em newtons). Apresente as etapas da resolução, por mais simples (ou complexas) que sejam.
e) Essas forças formam um par de ação e reação? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado trata de um livro de massa
que está em repouso sobre a palma da mão. Vamos usar conceitos de diagrama de corpo livre, equilíbrio de forças (Primeira Lei de Newton) e cálculo do peso
.
Passo 2
Para montar o diagrama de corpo livre do livro isolado como ponto material, identificamos as forças que atuam nele:
– Uma seta para baixo, que é o peso .
– Uma seta para cima, que é a força normal (de contato) .
– Uma seta para baixo, que é o peso
– Uma seta para cima, que é a força normal (de contato)
Passo 3
As forças são:
– : peso do livro, devido à gravidade.
– : força normal exercida pela palma da mão.
–
–
Passo 4
Como o livro permanece em repouso (movimento retilíneo uniforme com velocidade zero), ele está em equilíbrio estático. Pela Primeira Lei de Newton, a soma vetorial das forças é nula:
Passo 5
Para determinar a intensidade de cada força, calculamos primeiro o peso:
Em equilíbrio, a força normal tem mesma intensidade:
Passo 6
Essas duas forças não formam par de ação e reação porque agem no mesmo corpo (o livro). Pelo Terceiro Princípio de Newton, um par ação–reação deve atuar em corpos diferentes.
– O par do peso é: Terra exerce no livro e o livro exerce
na Terra.
– O par da normal é: mão exerce no livro e o livro exerce
na mão.
– O par do peso é: Terra exerce
– O par da normal é: mão exerce
Resposta
a) Diagrama de corpo livre: seta para baixo
e seta para cima
.
b) Peso e força normal
.
c) Sim, pois e o livro está em repouso.
d) e .
e) Não, pois atuam no mesmo corpo; os pares ação–reação correspondem a ( , reação do livro na Terra) e (
, reação do livro na mão)).
b) Peso
c) Sim, pois
d) e .
e) Não, pois atuam no mesmo corpo; os pares ação–reação correspondem a (