(Unisc) Um livro de física, de peso 10 N, está em repouso e apoiado sobre uma superfície horizontal e rugosa. Considerando que o coeficiente de atrito estático entre o livro e a superfície é de 0,1 e o coeficiente de atrito dinâmico é de 0,05 , qual deve ser a força mínima necessária para provocar um deslocamento horizontal no livro?
a) 10 N
b) 1 N
c) 100 N
d)
e)
a) 10 N
b) 1 N
c) 100 N
d)
e)
Passo 1
O enunciado pede a força mínima necessária para provocar um deslocamento horizontal de um livro em repouso sobre uma superfície horizontal rugosa. Informações dadas:
- Peso do livro:
. - Coeficiente de atrito estático:
. - Coeficiente de atrito dinâmico:
. - O livro está inicialmente em repouso e apoiado sobre a superfície horizontal.
Passo 2
Entender as forças verticais: o livro tem peso para baixo e a superfície reage com uma força normal para cima. Como não há aceleração vertical, a normal é igual ao peso em módulo. Definição e cálculo:
Explicação curta: a normal
é a força que a superfície aplica para equilibrar o peso quando não há movimento vertical.
Passo 3
Conceito de atrito estático e a condição para iniciar o movimento: o atrito estático máximo que a superfície consegue oferecer antes do corpo começar a deslizar é dado por
Interpretação: se a força horizontal aplicada
for menor ou igual a
o corpo permanece em repouso; para iniciar o movimento é preciso que
exceda
.
Passo 4
Aplicar a fórmula com os valores fornecidos para obter o limite do atrito estático:
Observação didática: esse valor
é o valor limite do atrito estático. Para arrancar o livro do repouso a força aplicada deve ser ligeiramente maior que esse limite; convencionalmente tomamos o valor limite como a força mínima necessária para provocar o movimento.
Passo 5
Comentário adicional sobre atrito dinâmico (útil na prova): depois que o livro começa a deslizar, a força de atrito passa a ser a força de atrito dinâmico dada por
Calculando:
Interpretação: mantê-lo em movimento com velocidade constante exige uma força igual a
, que é menor que a força necessária para iniciar o movimento.
Resposta
b)