Um bloco de massa 2,0   k g desliza para a direita de encontro a uma mola de constante elástica 200   N / m . Quando atinge a mola, a velocidade do bloco é igual a 2,0   m / s . O bloco para momentaneamente após comprimir a mola de 10   c m . Qual é o módulo da força de atrito exercida pelo piso sobre o bloco?

(A) 20   N

(B) 30   N

(C) 40   N  

(D)   50   N

(E) 80   N

Passo 1

Para resolver essa questão, utilizaremos o famoso teorema trabalho-energia cinética:

W R = ∆ K

Lembrando que nesse teorema, usamos o trabalho resultante. Então, ele será a soma do trabalho de todas as forças atuando sobre ele.

Como a força peso e normal são perpendiculares ao deslocamento, seus trabalhos são nulos, restando apenas o trabalho da força de atrito e da força elástica:

W F a t + W e l = ∆ K

Queremos encontrar a força de atrito.

Passo 2

Já temos as informações sobre a compressão da mola, sua velocidade inicial e sobre a constante elástica da mola. Vamos calcular o trabalho W e l e a variação de energia cinética ∆ K .

O trabalho da força elástica é:

W e l = k x 2 2

Mas repara que o movimento está contra a força da mola, então seu trabalho na verdade é negativo:

W e l = - k x 2 2

W e l = - 200 0,1 2 2

W e l = - 1   J

Já a variação de energia cinética é:

∆ K = m v 2 2 - m v 0 2 2

∆ K = 0 - 2 2,0 2 2

∆ K = - 4   J

Passo 3

Juntando o que calculamos na expressão, temos:

W F a t + W e l = ∆ K

W F a t + - 1 = - 4

W F a t = - 3   J

O trabalho da força de atrito é:

W F a t = - F a t × d

Então:

- F a t × d = - 3

F a t = 3 d

O deslocamento será exatamente o quanto a mola deformou, portanto:

F a t = 3 0,1

F a t = 30   N

Resposta

Letra (B)

Exercícios de Livros Relacionados

Um caixote de 230k g está pendurado na extremidade de uma corda de comprimento L = 12,0m . Você empurra o caixote horizontalmente com uma força variável F → , deslocando-o para o lado de uma distância
Se um carro com uma massa de 1200k g viaja a 120k m / h em uma rodovia, qual é a energia cinética do carro medida por alguém que está parado no acostamento?
A Fig. 7-26 mostra uma vista superior de três forças horizontais atuando sobre uma caixa que estava inicialmente em repouso e passou a se mover sobre um piso sem atrito. Os módulos das forças são F 1=
Uma mola e um bloco são montados como na Fig. 7-9. Quando o bloco é puxado para o ponto x=+ 4,0c m , devemos aplicar uma força de 360N para mantê-lo nessa posição. Puxamos o bloco para o ponto x=11c m
No arranjo da Fig. 7-9, puxamos gradualmente o bloco de x= 0 até x=+3,0c m , onde fica em repouso. A Fig. 7-34 mostra o trabalho que nossa força realiza sobre o bloco. A escala vertical do gráfico é d