Um bloco é colocado no início um plano inclinado de 40 cm e com 20º em relação a horizontal, e solto. Considerando que não há atrito entre o bloco e o plano, não há resistência do ar, e a massa do bloco é 0,850 g, determine a qual a distância que o bloco deve percorrer em 5 s. A distância deve ser medida a partir da posição inicial do bloco no plano inclinado.
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Nesse plano inclinado, as forças que estão agindo são : Peso e Força Normal
A força peso pode ser decomposta em \(Py\) (direção vertical e apontando para baixo) e \(px\) ( direção horizontal e saindo do lado do bloco)
A força \(Py\) é oposta a força normal e por isso elas se cancelam
Resta então \(px\) que é dada por:
\(P_x=P.sen\alpha\)
Sabemos que \(P= m. g\) , onde g é a gravidade ( adotaremos \(10m/s^2\)) e m a massa em \(kg\)
Sabemos também que o seno é:
\(sen\alpha=\frac{cateto\:\:oposto}{hipotenusa}\\ sen20=\frac{d}{0,40}\\\)
E , por fim, sabemos que a força \(px\) é igual a força \(F=m.a\)
Assim:
\(P_x=P.sen\alpha\\ ma=mg.sen\alpha\\ a=10.\frac{d}{0,40}\\\)
A energia potencial que o bloco possui no topo da rampa se transforma em energia cinética:
\(mgh=m\frac{v^2}{2}\\ gh=\frac{v^2}{2}\\ 2.10.0,4=v^2\\ v=2\sqrt2\\ \frac{v}{t}=10.\frac{d}{0,40}\\\\ \frac{2\sqrt2}{5}=10.\frac{d}{0,40}\\\\ d=2,2cm\)
Sabemos que \(V=a.t\), logo:
\(\frac{v}{t}=10.\frac{d}{0,40}\\\\ \frac{2\sqrt2}{5}=10.\frac{d}{0,40}\\\\ d=2,2cm\)
A distância percorrida foi \(\boxed{2,2 cm}\)
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