um pacote de 4kg começa a subr um plano inclinado de 30º com uma energia cinética de 128j. que distância ele percorre antes de parar, se o coeficiente de atrito cinético entre o pacote e o piso é 0,3?
Soluções para a tarefa
Fat: Normal (N) * coeficiente de atrito (coef.at.)
Sendo um plano inclinado, N é numericamente igual ao Py...
Far = Py * coef.at.
Py = peso * cosseno do ângulo
Py = m * g * cos
Sendo m = 4 kg, g = 10 m/s² e cos = √3/2:
Py = 4 * 10 * √3/2
Py = 20 * √3 (aproximando √3 ~ 1,7) :
Py = 20 * 1,7
Py = 34 Newtons
Fat = Py * coef.at.
Sendo Py = 34 * 0,3
Fat = 34 * 0,3
Fat = 10,2 N
A parcela do peso que efetivamente "puxa" o corpo para baixo é a Px:
Px = peso * seno do ângulo
Px = m * g * sen
Sendo m = 4 kg, g = 10 m/s² e sen = 1/2:
Px = 4 * 10 * 1/2
Px = 20 N
Trabalho (T) = força (F) * deslocamento (d)
Como toda energia será dissipada tanto pela Fat quanto pela Px, então:
Força resultante (Fr) : Fat + Px
Fr = 10,2 + 20
Fr = 30,2 N >>> Lembrando que essa força é dissipativa !
Calculando d (sendo T = 128 J e F = Fr (30,2 N
) ) :
128 = 30,2 * d
128 / 30,2 = d
d ~ 4,2 metros
Logo, a distância é de aproximadamente 4,2 metros !
A distância que ele percorre antes de parar equivale a 4,2 metros.
A energia está relacionada ao conceito de trabalho, na medida em que é a transferência ou transformação da energia que permite a execução de um trabalho.
Dessa forma, podemos afirmar que a energia cinética inicial será transformada em outro tipo de energia pelo trabalho da força de atrito e o trapalho da força peso, até que o bloco pare e sua energia cinética seja nula.
Ec = TFat + Tpeso
Decompondo a força peso em dois eixos - paralelo ao plano (Px) e perpendicular ao plano (Py), teremos-
- Px = P. sen30° = componente do peso que realiza trabalho
- Py = P. cos30° = Normal
Dados informados pela questão -
- massa = 4 kg
- β = 30°
- Ec = 128 Joules
- μ (coeficiente de atrito) = 0,3
Calculando a distância que ele percorre antes de parar.
Ec = TFat + Tpeso
Ec = μ. N . ΔS + P. sen30. ΔS
128 = μ. P. cos30. ΔS + P. sen30. ΔS
128 = 0,3. 4. 10. 0,866 . ΔS + 4. 10. 0,5. ΔS
128 = 10,39ΔS + 20ΔS
128 = 30,39ΔS
ΔS ≅ 4,2 metros
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