(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) 0,1 \mathrm{~N}
e) 0,5 \mathrm{~N}

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: W=10\\ \text{N}.
  • Coeficiente de atrito estático: \mu_s=0,1.
  • Coeficiente de atrito dinâmico: \mu_k=0,05.
  • 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:
N=W
N=10\\ \text{N}
Explicação curta: a normal N 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
f_{s}^{\max}=\mu_s N.
Interpretação: se a força horizontal aplicada F for menor ou igual a f_{s}^{\max} o corpo permanece em repouso; para iniciar o movimento é preciso que F exceda f_{s}^{\max}.

Passo 4

Aplicar a fórmula com os valores fornecidos para obter o limite do atrito estático:
f_{s}^{\max}=\mu_s N
f_{s}^{\max}=0{,}1\times 10\\ \text{N}
f_{s}^{\max}=1\\ \text{N}
Observação didática: esse valor f_{s}^{\max}=1\\ \text{N} 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
f_k=\mu_k N.
Calculando:
f_k=0{,}05\times 10\\ \text{N}
f_k=0{,}5\\ \text{N}.
Interpretação: mantê-lo em movimento com velocidade constante exige uma força igual a 0{,}5\\ \text{N}, que é menor que a força necessária para iniciar o movimento.

Resposta

b) 1\\ \text{N}

Exercícios relacionados