Uma caixa de massa m = 50 kg é puxada horizontalmente por uma força constante F = 200 N sobre um piso com…

Questão

Uma caixa de massa m = 50 kg é puxada horizontalmente por uma força constante F = 200 N sobre um piso com coeficiente de atrito cinético µk = 0,20. Considere g = 10 m/s². a) Calcule a aceleração da caixa. b) Explique, usando as leis de Newton, por que a quantidade de movimento do sistema não é conservada. c) Descreva como a energia fornecida pela força é distribuída (considere trabalho por metro).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

a) Força de atrito Ff = µk·m·g = 0,20×50 kg×10 m/s² = 100 N. Força resultante Fr = F - Ff = 200 N - 100 N = 100 N. Aceleração a = Fr/m = 100 N / 50 kg = 2 m/s². b) A quantidade de movimento do conjunto não é conservada porque existe uma força externa de atrito horizontal (não nula); a variação temporal da quantidade de movimento iguala a soma das forças externas. c) Trabalho por metro: W_F = 200 J (realizado pela força aplicada) e W_fricção = -100 J (dissipado em calor); o trabalho líquido por metro é 100 J, que aumenta a energia cinética do corpo (até onde houver aceleração).

Explicação

A aceleração é calculada levando em conta a força resultante, que considera a força aplicada e a força de atrito que atua contra o movimento. A quantidade de movimento não é conservada devido à presença da força de atrito, que é uma força externa que provoca uma variação na quantidade de movimento do sistema. A energia fornecida pela força é parcialmente dissipada como calor pela fricção, com o trabalho líquido resultando em um aumento da energia cinética da caixa.

Raio-X da questão

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