Durante um teste de segurança em uma bancada de manutenção, uma caixa de massa 2,0 kg está sobre 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
Durante um teste de segurança em uma bancada de manutenção, uma caixa de massa 2,0 kg está sobre uma superfície horizontal áspera. Uma mola presa a um suporte situado à esquerda é comprimida pela caixa em 3,0 cm. Depois de solta, a caixa permanece em repouso. Considere a constante elástica da mola igual a 200 N/m, a aceleração da gravidade igual a 10 m/s^2 e despreze outras forças horizontais além da força elástica e do atrito. Analise as forças que atuam na caixa e determine, com os cálculos necessários, as intensidades e os sentidos do peso, da força normal, da força elástica e da força de atrito. Justifique por que a caixa permanece em repouso.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
O peso da caixa tem intensidade P = m.g = 2,0 x 10 = 20 N e aponta verticalmente para baixo. Como não há aceleração vertical, a força normal exercida pela superfície tem intensidade N = 20 N e aponta verticalmente para cima. A compressão da mola é x = 3,0 cm = 0,030 m, portanto a força elástica vale F_elastica = k.x = 200 x 0,030 = 6,0 N. Como a mola está comprimida e presa à esquerda, ela empurra a caixa para a direita. O atrito estático atua para a esquerda, opondo-se à tendência de movimento, e tem intensidade 6,0 N. Assim, as forças horizontais se equilibram e as forças verticais também, resultando em força resultante nula e mantendo a caixa em repouso.
Explicação
A força elástica é obtida pela lei de Hooke, usando a compressão de 0,030 m. No equilíbrio, o atrito estático equilibra horizontalmente a força elástica, enquanto a força normal equilibra o peso na direção vertical.
Raio-X da questão
equilíbrio de forças e forças elásticas
analisar forças e ju
leis de Newton · conceito de força elástica (lei de Hooke)
força de atrito e força normal
confusão entre direção e sentido das forças ou esquecimento da força de atrito
persistência para resolver problema complexo
situação de manutenç
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