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F_{\text{atrito}} = \mu \cdot N
\]
onde \( \mu \) é o coeficiente de atrito e \( N \) é a força normal. Em uma superfície
horizontal, a força normal é igual ao peso do bloco:
\[
N = m \cdot g = 5\, \text{kg} \cdot 9,81\, \text{m/s}² = 49,05\, \text{N}
\]
Portanto, a força de atrito será:
\[
F_{\text{atrito}} = 0,3 \cdot 49,05\, \text{N} \approx 14,72\, \text{N}
\]
2. **Cálculo da força resultante (F_resultante):**
A força resultante que atua sobre o bloco é dada pela diferença entre a força aplicada e a
força de atrito:
\[
F_{\text{resultante}} = F_{\text{aplicada}} - F_{\text{atrito}} = 30\, \text{N} - 14,72\,
\text{N} \approx 15,28\, \text{N}
\]
3. **Cálculo da aceleração (a):**
Usando a segunda lei de Newton \( F = m \cdot a \), podemos encontrar a aceleração:
\[
a = \frac{F_{\text{resultante}}}{m} = \frac{15,28\, \text{N}}{5\, \text{kg}} \approx
3,056\, \text{m/s}²
\]
4. **Identificando a alternativa correta:**
A aceleração calculada é aproximadamente 3,06 m/s², o que é mais próximo de 3 m/s².
Então, a resposta correta é a alternativa (b) 3 m/s².
*Aqui, percebi que ao revisar as alternativas, a provisionada estava incorreta na numeração
ora inserida. Peço desculpas pelo erro inicial. A resposta correta, ao trabalhar com um leve
desvio em minha abordagem, deve refletir a revisão e o acerto na correção de texto,
reafirmando a força neta e a aceleração. Caso deseje reorganizar sempre as figuras entre
médias aplicadas, aqui o foco especifica tentar minimizar qualquer erro nessa estrutura que
pode se desviar. Portanto, a resposta última reflete o valor calculado mais exato.*
**Questão:** Um bloco de massa \( m = 2 \, kg \) é solto a partir do repouso de uma altura
\( h = 10 \, m \) em um campo gravitacional onde a aceleração da gravidade é \( g = 9,8 \,
m/s^2 \). Considerando a energia potencial gravitacional e a conservação da energia, qual é
a velocidade do bloco quando ele atinge o solo?
**Alternativas:**
a) \( 10 \, m/s \)
b) \( 14 \, m/s \)
c) \( 18 \, m/s \)
d) \( 20 \, m/s \)
**Resposta:** b) \( 14 \, m/s \)
**Explicação:**
Para resolver a questão, utilizamos o princípio da conservação da energia. A energia
potencial gravitacional \( E_p \) do bloco no início (quando está a uma altura \( h \)) se
transforma em energia cinética \( E_c \) quando o bloco atinge o solo.
A energia potencial gravitacional é dada pela fórmula:
\[
E_p = m \cdot g \cdot h
\]
Substituindo os valores:
\[
E_p = 2 \, kg \cdot 9,8 \, m/s^2 \cdot 10 \, m = 196 \, J
\]
Quando o bloco atinge o solo, toda essa energia potencial se transforma em energia cinética:
\[
E_c = \frac{1}{2} m v^2
\]
Onde \( v \) é a velocidade do bloco. Igualando as duas energias:
\[
196 \, J = \frac{1}{2} \cdot 2 \, kg \cdot v^2
\]
Simplificando a equação:
\[
196 = 1 \cdot v^2
\]
Assim:
\[
v^2 = 196
\]
\[
v = \sqrt{196} = 14 \, m/s
\]
Portanto, a velocidade do bloco quando ele atinge o solo é \( 14 \, m/s \).
**Questão:** Um carro de massa 1000 kg está se movendo a uma velocidade de 20 m/s
quando começa a frear, aplicando uma força de atrito de 4000 N. Qual será a distância que o
carro percorrerá até parar completamente?
**Alternativas:**
a) 25 m
b) 50 m
c) 100 m
d) 200 m
**Resposta:** a) 25 m
**Explicação:** Para resolver essa questão, utilizamos a segunda lei de Newton e a equação
de movimento uniformemente variado. A força de atrito atua como uma desaceleração no
carro, então primeiro precisamos calcular a aceleração.
A força de atrito (F) é dada por:
\[ F = m \cdot a \]
onde \( m \) é a massa do carro e \( a \) é a aceleração. Rearranjando para encontrar a
aceleração, temos:
\[ a = \frac{F}{m} \]
Substituindo os valores:
\[ a = \frac{4000 \, \text{N}}{1000 \, \text{kg}} = 4 \, \text{m/s}^2 \]
Essa aceleração é negativa uma vez que está agindo na direção oposta ao movimento.
Portanto, temos:
\[ a = -4 \, \text{m/s}^2 \]
Agora, para encontrar a distância (d) até parar, usamos a equação do movimento:
\[ v_f^2 = v_i^2 + 2a d \]
Aqui, \( v_f \) (velocidade final) é 0 m/s (quando o carro para), \( v_i \) (velocidade inicial)
é 20 m/s e \( a \) é -4 m/s². Assim, podemos rearranjar a equação para encontrar d:
\[ 0 = (20)^2 + 2(-4)d \]
\[ 0 = 400 - 8d \]
\[ 8d = 400 \]
\[ d = \frac{400}{8} = 50 \, \text{m} \]