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Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1

Exercícios resolvidos: Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1

Gene Mosca, Paul Allen TiplerIBSN: 9788521617105

Elaborado por professores e especialistas

Passo 1 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

A força exercida pela balança sobre a cunha é a força resultante na direção horizontal, tomando como referência o diagrama de corpo livre da Solução do Exemplo 5-18, passo 1.

Para o cálculo da força resultante horizontal, consideramos, em módulo, .

Passo 2 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Vamos escrever a componente horizontal da segunda lei de Newton para o sistema e determinar .

, onde

Logo

Passo 3 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Usando a equação 5-21, página 149, expresse em termos da aceleração do bloco 1, :

Passo 4 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Um bloco deslizando sobre um plano inclinado estacionário sem atrito tem uma aceleração ao longo do plano inclinado de (vide Exemplo 4-7, páginas 105-106). Usaremos a trigonometria para encontrar a componente desta aceleração e a usaremos para encontrar .

Imagem 1 onde

Passo 5 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Substituindo do passo anterior na equação (2).

Passo 6 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Substituindo o resultado do passo anterior na equação (1).

Assim, a única força horizontal exercida pelo sistema bloco e cunha sobre o prato da balança é a força de atrito, , contrária à tendência de movimento referente ao centro de massa do sistema. Contudo, o prato da balança contrapõe-se a esta força com , de orientação oposta ao que foi adotado pelo diagrama de corpo livre da Solução do Exemplo 5-18, passo 1. Logo .

Passo 7 de 7keyboard_arrow_downkeyboard_arrow_up

Portanto, a resultante de forças na direção horizontal com referência ao plano da balança, equivale a , pois .

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