P1 de Física 1 da USP - 2015

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Física 1 - USP

Um bloco de massa m = 2,00   k g desliza sobre um plano inclinado que faz um ângulo θ = π / 4 com a horizontal. O plano tem uma superfície rugosa, cujo coeficiente de atrito cinético, µ C , é igual a 0,2. O bloco localiza-se inicialmente no topo do plano, a uma altura h = 0,50   m com a horizontal, e inicia seu movimento a partir do repouso. O plano está montado sobre uma mesa de altura H = 2,25   m . Ao final do deslizamento ao longo do plano, o bloco cai sob ação da força peso e de uma força de resistência do ar. Veja a figura ao lado para um esquema da situação (use sen ⁡ ( π / 4 ) = cos ⁡ ( π / 4 ) = 2 2 ).

(a) Determine o diagrama de corpo livre (diagrama de forças) para o bloco quando o mesmo inicia seu movimento no topo do plano e outro diagrama para o bloco após o mesmo perder contato com o plano.

(b) Para cada força indicada nestes diagramas, aponte o devido par ação e reação (terceira Lei de Newton) da mesma e discuta seu efeito (escreva no máximo até duas linhas para cada força).

(c) Determine o vetor velocidade v → do bloco quando o mesmo atinge o final do plano inclinado. Escreva sua resposta na forma v → = v 0 x   i ^ + v 0 y   j ^ .

(d) Ignore a resistência do ar e determine o alcance R do bloco. Dica geral: faça substituições numéricas apenas na etapa final das soluções dos itens (c) e (d). Para o item (d), caso você não tenha feito o item (c), deixe a resposta em termos de v 0 x e v 0 y .

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