Em uma atividade de laboratório, uma caixa de 5,0 kg é colocada sobre um piso horizontal. Ela é ligada a uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de laboratório, uma caixa de 5,0 kg é colocada sobre um piso horizontal. Ela é ligada a uma mola horizontal de constante elástica igual a 100 N/m. A mola é esticada em 0,15 m, mas a caixa permanece inicialmente em repouso. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o piso é 0,40. Considere g = 10 m/s^2 e que a força normal tem o mesmo módulo que o peso. Com base na situação descrita, identifique as forças peso, elástica e de atrito que atuam na caixa, determine o módulo de cada uma delas e justifique se a caixa começa a se mover ou permanece em repouso.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
O peso da caixa é P = m.g = 5,0.10 = 50 N, dirigido verticalmente para baixo. A força elástica da mola é F_e = k.x = 100.0,15 = 15 N, dirigida horizontalmente no sentido do alongamento da mola. Como a força normal vale 50 N, o atrito estático máximo é F_at,max = 0,40.50 = 20 N. Como a força elástica de 15 N é menor que o atrito estático máximo de 20 N, a caixa permanece em repouso. Nesse caso, o atrito que atua efetivamente tem módulo 15 N e sentido contrário ao da força elástica.
Explicação
A força elástica é calculada pela lei de Hooke, e o limite do atrito estático é obtido multiplicando o coeficiente de atrito pela força normal. Como 15 N não supera 20 N, o atrito consegue equilibrar horizontalmente a força da mola, impedindo o movimento.
Raio-X da questão
forças e atrito estático
compreender forças a
força peso e normal · conceito de força elástica
constante elástica da mola
confundir força de atrito estático com cinético
laboratório de físic
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