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Considere a situação ilustrada a seguir em que dois blocos estão ligados por um cabo de massa desprezível. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco mais leve e o plano é de 0,25 e o coeficiente de atrito cinético entre o bloco mais pesado e o plano é de 0,35. Determine a tensão no cabo considerando que a aceleração da gravidade é de 9,8m/s². A força P (peso) e a N (normal) neste caso não tem a mesma direção, pois P é causado pela aceleração da gravidade, e N é a força de reação, que tem origem na superfície em que o movimento ocorre. Para realizar o cálculo devemos estabelecer que: O plano cartesiano possui a mesma inclinação da superfície estudada, ou seja, o eixo X forma um ângulo igual ao do plano, e o eixo Y é perpendicular. A força N (normal) será igual à decomposição da força P (peso) no eixo Y. A decomposição da força Peso no eixo x será a responsável pelo deslocamento do bloco. O ângulo formado entre a força Peso e a sua decomposição no eixo y, será igual ao ângulo formado entre o plano e a horizontal. Se houver força de atrito, será contrário ao movimento, neste caso, apontará para cima. Fy = N – Py = 0 => N = Py. Py = P.cosθ = m.g.cosθ Logo N = m.g.cosθ No eixo X vamos ter: Px = m.a e P = m.g.senθ. Px = P então m.a = m.g.senθ Logo a = g.senθ Fat (força de atrito) é o resultante do produto entre N e μ (coeficiente de atrito) Logo Fat = N.μ Calculando as forças: Para organizarmos os cálculos vamos definir como bloco A o de 4Kg, e bloco B o de 8Kg. Calculando A Fra = Pa – Fata Fra = ma.g.sen30º - ma.g.cos30º.μa Fra = (4Kg.9,8m/s².0,5) – (4Kg.9,8m/s².0,866.0.25) Fra = 19,6N – 8,4868N Fra = 11,1132N Calculando B Frb = Pb – Fatb Frb = mb.g.sen30º - mb.g.cos30º.μb Frb = (8Kg.9,8m/s².0,5) – (8Kg.9,8m/s².0,866.0,35) Frb = 39,2N – 23,7630N Frb = 15,437N Para que tenha tensão no cabo, os dois blocos devem possuir a mesma aceleração. Então vamos isolar a aceleração: Fra + Frb = Fra + Frb (ma.a) + (mb.a) = 11,1132 + 15,437 a.(8+4) = 26,5502 a = 26,5502/12 a = 2,2125 Agora que temos a aceleração, podemos calcular a tensão da corda em qualquer um dos blocos. Vamos escolher o bloco B, para encontrarmos Tab (força tensora de A em B): Tab = Frb – Pb.cosθ – μb.Nb Tab = (mb.a) – (mb.g.cosθ) – (μb.mb.g.senθ) {obs.: o atrito é sentido oposto} Tab = (8 . 2,2125) – (8 . 9,8 . 0,5) – (-0,35 . 8 . 9,8 . 0,866) Tab = 17,7 – 39,2 + 23,76Tab = 2,26N Se escolhermos o bloco A, teremos o mesmo valor modular, porém o sinal será negativo, uma vez que a força tensora tem o sentido oposto: Tba = Fra – Pa.cosθ – μa.Na Tba = (ma.a) – (ma.g.cosθ) – (μa.ma.g.senθ) {obs.: o atrito é sentido oposto} Tba = (4 . 2,2125) – (4 . 9,8 . 0,5) – (-0,25 . 4 . 9,8 . 0,866) Tba = 8,85 – 19,6 + 8,4868Tba = -2,26N Resposta: A força tensora exercida no cabo é de 2,26N.