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Solucionário completo

Exercícios Resolvidos de Príncipios de física - Serway - Princípios De Física: Mecânica Clássica e Relatividade

Enunciado

Física - Príncipios de física - Serway - Princípios De Física: Mecânica Clássica e Relatividade - 4.Problemas - 49

No Exemplo 4.5, empurramos dois blocos sobre uma mesa. Considere que três blocos estão em contato um com o outro sobre uma superfície horizontal sem atrito, como mostrado na Figura P4.49. Uma força horizontal   F → é aplicada a m 1 . Seja m 1   =   2,00   k g , m 2   =   3,00   k g , m 3   =   4,00   k g e F   =   18,0   N .

  1. Desenhe um diagrama de corpo livre separado para cada bloco.
  2. Determine a aceleração dos blocos.
  3. Encontre a força resultante em cada bloco.
  4. Encontre o módulo das forças de contato entre os blocos.
  5. Você está trabalhando em um projeto de construção. Outro trabalhador está pregando um painel de gesso em um lado de uma parede divisória leve e você está do lado oposto, dando “suporte” ao apoiar as costas contra a parede, empurrando-a. A cada golpe do martelo você sente uma dor nas costas. O supervisor o ajuda a colocar um bloco pesado de madeira entre a parede e suas costas. Usando a situação analisada nas partes (a) a (d) como modelo, explique como essa mudança funciona para tornar seu trabalho mais confortável.

Passo 1

E aiii galera,

Vamos fazer mais uma questão?

Bora lá!

Letra a:

A seguir, os diagramas de corpo livre:

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Letra b:

Aplicando a segunda lei de Newton no sistema de todos os blocos. Nós temos:

∑ F x = F = M a F = m 1 + m 2 + m 3 a

a = F m 1 + m 2 + m 3 = 18.0 2.00 + 3.00 + 4.00 = 2.00 m s 2 ∴ a = 2.00 m / s 2

Passo 3

Letra c:

Usando a segunda lei de Newton, podemos obter a força resultante da seguinte forma:

Para o primeiro bloco:

F n 1 = m 1 a = 2.00 × 2.00 = 4.00 N ∴ F n 1 = 4.00 N

Para o segundo bloco:

F n 2 = m 2 a = 3.00 × 2.00 = 6.00 N ∴ F n 2 = 6.00 N

Para o terceiro bloco:

F n 3 = m 3 a = 4.00 × 2.00 = 8.00 N ∴ F n 3 = 8.00 N

Passo 4

Letra d:

No primeiro bloco:

F n 1 = F - P 21 P 21 = F - F n 1 = 18.0 - 4.00 = 14.0 N

Como,   P 12 = P 21 :

P 12 = P 21 = 14.0 N

No segundo bloco:

F n 2 = P 12 - P 32 P 32 = P 12 - F n 2 = 14.0 - 6.00 = 8.00 N

P 23 = P 32 = 8.00 N

Passo 5

Letra e:

Podemos imaginar minhas costas no lugar do terceiro bloco na situação acima. Como descobrimos na parte (d), a força que atua no primeiro bloco F é maior do que o do segundo bloco P 12 e maior do que o do terceiro P 23 . Então, colocar um bloco de madeira entre mim e a parede irá reduzir a força alcançando minhas costas.

Resposta

  1. Ver diagrama
  2. a = 2.00 m s 2
  3. F n 1 = 4.00 N - F n 2 = 6.00 N - F n 3 = 8.00 N
  4. P 12 = P 21 = 14.00 N - P 23 = P 32 = 8.0 N
  5. Podemos imaginar minhas costas no lugar do terceiro bloco na situação acima. Como descobrimos na parte (d), a força que atua no primeiro bloco F é maior do que o do segundo bloco P 12 e maior do que o do terceiro P 23 . Então, colocar um bloco de madeira entre mim e a parede irá reduzir a força alcançando minhas costas.

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