Aplicações da 2ª Lei de Newton

(UFJF-MG) Na figura a seguir, um bloco de gelo, de massa 3,0t, é colocado sobre o reboque de um caminhão que inicialmente está em repouso



No instante t = 0, o caminhão arranca, recebendo do chão uma força total de atrito de intensidade 10kN.

A massa do caminhão é de 3,0t, a massa do reboque é de 1,0t e o engate tem massa desprezível. O atrito entre o bloco de gelo e o reboque é desprezível. Não considere a força de resistência do ar.

Calcule

a) Os módulos das acelerações do caminhão, do reboque e do bloco de gelo, imediatamente após o instante t = 0.

b) a intensidade da força no engate.

Respostas:

Spoiler:

Na alternativa A, entendi que, como não há atrito entre o reboque e o bloco de gelo, este último não irá interferir no movimento, tendo, portanto, aceleração nula.

Como o caminhão e o reboque estão perfeitamente interligados, suas acelerações serão iguais. Calculei o valor desta pela fórmula F = m . a; com F = 10.000, e m = 4t (3t do caminhão + 1t do reboque), obtendo 2,5 como resultado.

Não entendi o item B... Como o engate pode receber uma intensidade de força tão relevante se sua massa é considerada desprezível?

O engate funciona como um cabo de tração. A força (tração) no engate é a causa newtoniana da aceleração do reboque.

Faz todo o sentido. Resposta bastante concisa.

Então F = 1000 (peso do reboque) . 2,5 (aceleração neste) = 2500 N = 2,5 kN, correto? Obrigado pela ajuda!

Pessoal, por que o atrito foi colocado como a força F?? Eu não entendi.

A força resultante no reboque eu calculei assim: T - Fat = mR.a

Sendo:
T = tração
Fat = força de atrito com valor 10.10³ N
mR = massa do reboque (3.10³+1.10³)
a = aceleração igual à do caminhão

Mas eu não consegui resolver
Preciso de ajuda para entender.

Obrigada

no caminhão:

F - T = Ma
10000 - T = 3000.2,5  --> T = 2500N

a tração é no engate, e no caminhão para trás, e o chão faz uma força F no caminhão que o leva pra frente.

Ah
Entendi.

Muito obrigada

Tive dúvidas quanto ao fato de o gelo não interferir em NADA no sistema... Por que? Nem a massa dele muda a massa do reboque?

a)
Módulo da aceleração no:

• Caminhão:  
  

Fr=m(total do sistema).a
10 . 10^3=(3,0 . 10^3 + 1,0 . 10^3) . a
a=10 . 10^3 / 4,0 . 10^3
a= 2,5m/s^2

• Reboque:
  

É conectado por um engate (não elástico) ao caminhão, portanto: 
ac=ar=2,5m/s^2

• Gelo
  

obs: (no enunciado diz que o atrito entre o bloco de gelo e o reboque é desprezível)
Logo:
Fr=Fat(bloco-reboque)=0
Fr=m . a=0 :. a=0

b)O engate acelera o reboque por meio da força de tração:
Fr=T
T=m(reboque) . a
T=1 . 10^3 . 2,5
T=2,5kN 
Obs: Por não existir força de atrito estático entre o bloco de gelo e o reboque, não há forças horizontais, oriundas do bloco de gelo, que influam no sistema. Logo, considera-se somente a massa do reboque na análise da tração.