Question

Atrito
Uma caixa de papel, de massa 5 kg, está em repouso sobre uma superfície plana e horizontal. O diagrama mostra a variação da força de atrito sobre a caixa qundo nela atua uma força de módulo F variável, paralela à superfície. Dado: g = 10 m/s²
a) Calcule os coeficientes de atrito estático e dinâmico.
b) Qual é a aceleração adquirida pela caixa quando F = 20 N?

Answer 1

A força de atrito pode ser calculada pela fórmula:
Fat=μ.Fn    em que Fat é a força de atrito, μ é o coeficiente de atrito (que pode ser estático ou dinâmico, dependendo da situação) e Fn é a força de compressão que o corpo exerce na superfície.
a) Substituindo os valores na fórmula quando Fat= 15N para sabermos o valor de μ estático:
15=μ.50
μ=$\frac{15}{50}$
μ=0,3
Para sabermos o valor de μ dinâmico vamos substituir os valores para F= 20N e Fat=10N
10=μ.50
μ=$\frac{10}{50}$
μ=0,2
b)Quando F=20N, o atrito é do tipo dinâmico e a força de atrito é de 10N (ver gráfico). Como a força que atua no corpo e a força de atrito tem sentidos opostos, a sua resultante é a soma vetorial:
F-Fat=ma
20-10=5a
a=$\frac{10}{5}$
a=2m/s²
(Nota: A força de compressão, Fn, é a força com que a superfície "empurra" pra cima o corpo, essa força tem mesma intensidade e direção que o peso do corpo, mas sentidos opostos, pois são forças do tipo ação-reação, Logo, Fn=P e Fn=mg = 5.10 = 50N.
Podemos ver pelo gráfico que a força de atrito cresce continuamente com a força F até os 15N, quando subitamente diminui e fica constante e menor que F. Isso significa que até os 15N a força de atrito equilibra F, fazendo com que o corpo não se movimente, e por isso fique parado, e essa força é chamada de força de atrito estático. Já depois dos 15N, a força de atrito é menor que F e por isso o corpo está em movimento, e o atrito agora só reduz a intensidade de F, caracterizando uma força de atrito dinâmico).

Answer 2

Resposta

a) 0,3 e 0,2

b) 2m/$s^{2}$