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d) \(20 \, \text{N}\)
**Resposta:** b) \(10 \, \text{N}\)
**Explicação:** Para calcular a força mínima necessária para iniciar o movimento do bloco,
precisamos considerar a força de atrito estático máxima que atua sobre ele. Essa força pode
ser calculada pela fórmula:
\[
F_{\text{atrito}} = \mu \cdot N
\]
onde:
- \(\mu\) é o coeficiente de atrito estático,
- \(N\) é a força normal.
Neste caso, a força normal \(N\) é igual ao peso do bloco, que pode ser calculado pela
fórmula:
\[
N = m \cdot g
\]
onde:
- \(m = 2 \, \text{kg}\) (massa do bloco),
- \(g \approx 9,8 \, \text{m/s}^2\) (aceleração devido à gravidade).
Substituindo os valores:
\[
N = 2 \, \text{kg} \cdot 9,8 \, \text{m/s}^2 = 19,6 \, \text{N}
\]
Agora, substituímos \(N\) na fórmula da força de atrito:
\[
F_{\text{atrito}} = 0,5 \cdot 19,6 \, \text{N} = 9,8 \, \text{N}
\]
A força de atrito estático máxima que se opõe ao movimento do bloco é aproximadamente
\(9,8 \, \text{N}\). Para iniciar o movimento, a força aplicada precisa ser maior que essa
força. Portanto, arredondando para cima, temos que a força mínima necessária para iniciar
o movimento é \(10 \, \text{N}\).
Assim, a alternativa correta é a **b) \(10 \, \text{N}\)**.
**Questão:** Um bloco de massa 5 kg é puxado por uma força de 15 N em uma superfície
horizontal sem atrito. Qual será a aceleração do bloco?
**Alternativas:**
a) 1 m/s²
b) 2 m/s²
c) 3 m/s²
d) 4 m/s²
**Resposta:** c) 3 m/s²
**Explicação:** Para resolver a questão, utilizamos a segunda lei de Newton, que afirma que
a força resultante (F) aplicada sobre um corpo é igual ao produto da massa (m) desse corpo
pela sua aceleração (a), ou seja, F = m * a.
Neste caso, temos:
- F = 15 N (força aplicada)
- m = 5 kg (massa do bloco)
Podemos rearranjar a fórmula para calcular a aceleração:
a = F / m
Substituindo os valores:
a = 15 N / 5 kg
a = 3 m/s²
Portanto, a aceleração do bloco é 3 m/s², o que torna a alternativa c) a resposta correta.
Como a superfície é horizontal e sem atrito, não precisamos considerar forças adicionais
atuando sobre o bloco.
**Questão:** Um bloco de massa m é colocado em um plano inclinado sem atrito com um
ângulo de inclinação θ em relação à horizontal. Qual é a aceleração do bloco ao descer o
plano inclinado?
**Alternativas:**
a) \( g \cdot \sin(θ) \)
b) \( g \cdot \cos(θ) \)
c) \( \frac{g}{m} \)
d) \( g \cdot \tan(θ) \)
**Resposta:** a) \( g \cdot \sin(θ) \)
**Explicação:**
Para entender a dinâmica do bloco descendo o plano inclinado, é importante analisar as
forças que atuam sobre ele. A única força significativa que causa a aceleração do bloco ao
longo do plano inclinado é a componente da força gravitacional que atua paralelamente à
superfície do plano.
A força gravitacional total que atua sobre o bloco pode ser expressa como \( F_g = m \cdot g
\), onde \( g \) é a aceleração devido à gravidade. Quando o bloco está em um plano
inclinado, essa força se decompõe em duas componentes: uma paralela ao plano que causa a
descida (que é \( F_{\parallel} = m \cdot g \cdot \sin(θ) \)), e outra perpendicular ao plano
(que é \( F_{\perpendicular} = m \cdot g \cdot \cos(θ) \)), que não contribui para o
movimento ao longo do plano.
De acordo com a segunda lei de Newton, \( F = m \cdot a \), onde \( F \) é a força resultante
ao longo da inclinação, e \( a \) é a aceleração do bloco. Substituindo a força resultante pela
componente paralela da força gravitacional, temos:
\[
m \cdot a = m \cdot g \cdot \sin(θ)
\]
Cancelando \( m \) (considerando que \( m \neq 0 \)), encontramos a aceleração do bloco:
\[
a = g \cdot \sin(θ)
\]
Portanto, a aceleração do bloco ao descer o plano inclinado é dada por \( g \cdot \sin(θ) \),
o que torna a alternativa (a) a correta.
**Questão:** Uma esfera maciça de raio \( R \) está rolando sem escorregar em um plano
inclinado com um ângulo de \( 30^\circ \) em relação à horizontal. Qual é a aceleração
linear da esfera enquanto desce o plano?
**Alternativas:**