Três estudantes, Rogério, Fábio e Míriam, ao passar por uma construção, percebem uma caixa de argamassa apoiada sobre uma rampa, sem deslizar sobre ela. Os três estudantes passam a discutir o equilíbrio da caixa. Rogério afirma que a caixa não escorrega porque o valor da força de atrito entre ela e a rampa é igual ao valor do peso. Fábio afirma que o valor da força de atrito entre a caixa e a rampa é menor que o valor do peso da caixa e, mesmo assim, ela não escorrega. Miriam afirma que o equilíbrio da caixa só ocorre porque a força de atrito entre ela e a rampa tem módulo maior que o valor do seu peso.
a) Com qual dos estudantes você concorda?
b) Você acha que, acrescentando mais argamassa à caixa, altera-se o coeficiente de atrito estátito entre ela e a rampa?
Soluções para a tarefa
Para trabalharmos com essa questão é necessário colocar todas as forças que trabalham sobre a caixa. Eu enviei uma imagem trabalhando indicando todas as forças que atuam na caixa. A imagem foi desenhada pelo Paint e a qualidade não é muito boa, mas é o suficiente para compreender o que tento explicar.
Sendo:
Fat = Força de Atrito
P = Peso
N = Normal
Rogério afirma que: Fat = P
Fábio afirma que: Fat < P
Míriam afirma que: Fat > P
A Força N (Normal) é perpendicular a superfície, a Força P (Peso) é indicada no sentido do centro da Terra e a Força Fat (Atrito) está indo no sentido contrário à Força Peso porque busca equilibrá-la; é por conta deste equilíbrio que a caixa não desliza sobre a rampa.
Para indicar o equilíbrio entre a Força P e a Força Fat eu precisei decompor a Força P em Px (sobre o eixo das abscissas) e Py (sobre o eixo das ordenadas). Analisando cada uma dessas forças pela direção e sentido na qual elas estão dispostas, temos que a Força Px equilibra a Força Fat, enquanto a Força Py equilibra a Força N.
Agora que indicamos as forças e suas corretas direções e sentidos podemos responder a questão:
a) Com qual dos estudantes você concorda?
Se a Força Px equilibra a Força Fat isso indica que elas são iguais em intensidade. Como a Força Px equivale à apenas uma parte da Força Peso, já que ela representa umas das forças decompostas da Força P, então temos que a Força Px é menor que a Força P, consequentemente, se são Px e Fat são iguais, logo, Fat é menor que P. Colocando isso de outro modo temos que:
⇒
O Fábio é o estudante que afirma que a Força de Atrito é menor que a Força Peso, logo, ele é o estudante correto na questão.
b) Você acha que, acrescentando mais argamassa à caixa, altera-se o coeficiente de atrito estático entre ela e a rampa?
A resposta é não. Se argamassa for acrescenta à caixa haverá um aumento na Força Peso (P) da mesma, entretanto, isso não afeta o coeficiente de atrito entre ela e a rampa visto que o coeficiente de atrito é uma constante de proporcionalidade que depende do material dos corpos em contato e do polimento das superfícies. Se for adicionada argamassa não haverá mudança nem no material da caixa nem no material da rampa, consequentemente, o valor do coeficiente de atrito se mantém o mesmo.
