Um trabalhador de uma fábrica exerce uma força horizontal para empurrar um engradado de 30,0 kg ao longo de um piso plano por uma distância de 4,5 m a uma velocidade constante. O coeficiente de atrito cinético entre o engradado e o piso é igual a 0,25 .
(a) Qual o módulo da força aplicada pelo trabalhador?
(b) Qual o trabalho realizado por essa força?
© Qual o trabalho realizado pela força de atrito?
(d) Qual o trabalho exercido pela força normal e peso?
(e) Qual a variação da energia cinética do engradado?

Passo 1

Beleza, resumo rápido: a gente tem um caixote de massa empurrado horizontalmente por a velocidade constante. O coeficiente de atrito cinético é .
Conteúdo: força de atrito, força normal, trabalho de uma força e teorema trabalho-energia cinética.
O que vamos usar:
  • Força de atrito .
  • Trabalho de uma força .
  • Como a velocidade é constante, a resultante é zero, logo a força aplicada iguala a de atrito.
  • Teorema do trabalho: soma dos trabalhos = variação de energia cinética.

Passo 2

Primeiro, a força normal N = m,g = 30,0 times 9,8 = 294;N num plano horizontal sem outras verticais é
fk = muk,N = 0,25 times 294 = 73,5;N
Então a força de atrito cinético é
Frm appl = 73,5;N
Como a velocidade não muda, a força que o trabalhador aplica na horizontal tem que valer exatamente , ou seja

Passo 3

Trabalho da força aplicada: ela faz ângulo zero com o deslocamento, então
Wrm appl = Frm appl,dcos 0^circ = 73,5 times 4,5 times 1 = 330,75;J

Passo 4

Trabalho da força de atrito: ela aponta para trás (180° em relação ao deslocamento), logo
Wrm atrito = fk,dcos 180^circ = 73,5 times 4,5 times (-1) = -330,75;J

Passo 5

Força normal e peso são perpendiculares ao deslocamento (ângulo de 90°), então os trabalhos são
WN = N,dcos 90^circ = 0, Wrm peso = m g,dcos 90^circ = 0

Passo 6

Pelos trabalhos somados (aplicada + atrito + normal + peso) a soma é zero, então pelo teorema trabalho-energia
De

Resposta

a)
b)
c)
d) e
e)

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