Aplicações das Leis de Newton

Exercícios Resolvidos

PROBLEMAS VESTIBULARES E ENEM

1.(UFRGS) Arrasta-se uma caixa de 40 kg sobre um piso horizontal, puxando-a com uma corda que exerce sobre ela uma força constante de 120 N, paralela ao piso. A resultante das forças exercidas sobre a caixa é de 40 N. Considere g=10 m/s². 

Qual é o valor do coeficiente de atrito cinético entre a caixa e o piso?

a) 0,10

b) 0,20

c) 0,30

d) 0,50

e) 1,00

Para resolver esse exercício precisamos saber primeiro quais são as forças que atuam sobre a caixa, no desenho acima já está identificada quais são elas.

Força Peso P, que é a ação da gravidade sobre a caixa.

Força Normal N, que é a ação da superfície sobre a caixa.

A Força Resultante FR, que é dado o valor no problema, que é 40 N.

Temos uma Força F1, que também é dada no problema 120N.

Portanto precisamos calcular a Peso, a partir da massa da caixa que é 40 kg e a gravidade que é considerada 10 m/s².

P= m.g

P= 40.10

P= 400 N

Temos que a Força Normal é igual à força Peso, portanto:

P= N= 400 N

Agora precisamos calcular a FAC, que é a Força de atrito cinético, que é uma força contrária ao movimento. Sabemos que a força resultante é o somatório de todas as outras forças:

FR=F1+(-FAC)

Substituímos:

FR= 40 N e F1=120 N

40=120 - FAC

-FAC=40-120

-FAC= -80

FAC= 80 N

Agora por último substituímos, para saber quem é o coeficiente de atrito cinético.

FAC= μc.N

Substituímos:

FAC= 80 N e N= 400 N

80=μc.400

μc=80/400

μc=0,20

Portanto a resposta é letra b.

Forças: Peso, Normal, Tração e Atrito

Força Peso

Força de atração gravitacional exercida por um planeta sobre um corpo. O par de ação e reação da Força P é a -P'. 

Podemos calcular a força Peso pela segunda lei de Newton F=m.a, sabendo que a aceleração da gravidade é g, e na Terra é aproximadamente 9,8 m/s².

Temos:

P=m.g

Força Normal

Reação exercida por uma superfície as forças que atuam sobre ela de forma que N forma um ângulo reto com a superfície. O par de ação e reação de N é -N.

Forças de Atrito cinético e estático

Força de oposição ao deslizamento (ou movimento), exercida por uma superfície sobre um corpo que sobre ela se encontra.

Força de atrito estático (FAE)-> exercida pela superfície sobre o corpo quando há tendência ao deslizamento desse corpo sobre a superfície, impedindo o início do deslizamento.

FR=0 (repouso)

FAE=FA=F

Força de atrito estático máxima (FAEM)-> é o máximo da força de atrito estática. Quando superada o deslizamento inicia.

FAEM=μe.N

Onde:

μe: coeficiente de atrito estático (adimensional)

N: Força normal (N)

Força de atrito cinético(FAC)-> exercida pela superfície sobre o corpo quando esse desliza sobre ela. Possui sentido contrário ao deslizamento.

FAC=μC.N

μc: coeficiente de atrito cinético (adimensional)

Força de Tração

Força aplicada ou transferida através de cabos (fios, cordas, linhas, etc.)

T=m.g

Lembrando que o somatório das forças tem que ser nulo quando o corpo está em repouso.

FR=0

T-P=0

T=P

Abaixo um vídeo para exemplificar a utilização das forças, com exemplos aplicados: