Um bloco de massa 20kg, inicialmente em repouso, é arrastado com uma força F(vetor) constante, horizontal, ao longo do plano horizontal. Ao final do deslocamento d = 10m, ele está com uma velocidade de módulo 2,0 m/s.
A) Utilizando Torricelli temos que : V²= Vo²+2a(S-So)
como V = 2m/s Vo=0m/s (repouso) S=10m e So=0m (posição inicial)
substituimos e temos que a aceleração a=0,2m/s²
achanado o valor da aceleração conseguir calcular a força pela segunda lei de newton
F=m.a -> F=20x0,2 -> F=4N
tendo calculado a força podemos então calcular o trabalho pela equação T=F.(S-So).Cos(x). Como x=0° o valor do cos(0°)=1
logo T=4.10 -> T=40J (joules)
B) Para calcularmos o trabalho realizado pela força de atrito utilizamos a mesma idéia da alternativa anterior T=F.(S-So).Cos(x)
onde a força de atrito(Fat) é dada por Fat=Mi.N,onde Mi é o coef.de atrito e N é a normal que no caso é igual ao próprio peso(P) do bloco.
Como não sabemos o valor de Mi vamos chama-lo apenas de Mi. (considerando a aceleração da gravidade como g=10m/s²) pra facilitar os cálculos,temos que:
Fat= (-Mi.200)N (lembrando que a força de atrito é negativa pois é contrária ao movimento). Tendo em mãos agora a Fat jogando na equação temos que T= -200Mi.10 -> T= -2.10³Mi
C) Para responder a alternativa C temos que utilizar as duas respostas anteriores e analisar que o trabalho realizado pela força + o trabalho da força de atrito é igual ao trabalho realizado sobre o bloco,ou seja,matematicamente falando,temos que Tf+Tat=40J ou seja Tf(trabalho da força)=40+2.10³.Mi
D) Para calcularmos o alternativa D temos que lembrar que o trabalho realizado por um corpo em um plano inclinado é dado pela Integral (F.cos(x)ds) definida no caso de 0 a 10.
basta agora jogarmos os valores e calcular a integral (bem simples). Simbolo adotado aqui para integral(I). I{(4-200Mi)ds} | 0 à 10. resolvendo esta integral charemos que o trabalho realizado no plano inclinado sobre o bloco é de 20(3^1/2)-10³Mi(3^1/2).
a)
\(\[\begin{align}
& W=Ec \\
& W=\frac{MV{}^\text{2}}{2} \\
& W=\frac{20.\left( 2 \right){}^\text{2}}{2} \\
& W=10.4 \\
& W=40\text{ J}. \\
\end{align}\]
\)
b)
\(\[\begin{align}
& W={{F}_{at}}.d \\
& W=2.10\text{ } \\
& W=20\text{ }N \\
\end{align}\]
\)
c)
\(\[\begin{align} & W=Ec \\ & F.d=40 \\ & F.10=40 \\ & F=40/10\text{ } \\ & F=4\text{ }N\to W=40 \\ \end{align}\] \)
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