Tópicos de Física - Leis de Newton

por Rodrigo Styło Dom 09 Jul 2023, 11:03

(FEI-SP) Os blocos representados na figura abaixo possuem, respectivamente, massas m1=2,0 kg e m2=4,0 kg; a mola AB possui massa desprezível e constante elástica K=50 N/m. Não há atrito entre os dois blocos nem entre o bloco maior e o plano horizontal.

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Aplicando ao conjunto a força F constante e horizontal, verifica- -se que a mola experimenta uma deformação de 20 cm. Qual a aceleração do conjunto e a intensidade da força F?

Gabarito: a=5 m/s², F= 30N

por **Giovana Martins** Dom 09 Jul 2023, 11:34

Corpo 1:

Fe = ma → k∆L = m₁a

Da igualdade: 50 x 0,20 = 2,0 x a → a = 5 m/s²

Corpo 2:

F - Fe = m₂a → F - k∆L = m₂a → F = m₂a + k∆L

Da igualdade: F = 4,0 x 5 + 50 x 0,20 → F = 30 N

Um segundo jeito de encontrar a força F seria considerar esta força aplicada sobre o sistema total:

F = (m₁ + m₂)a → F = (2,0 + 4,0) x 5 → F = 30 N

Se houver dúvidas, avise.

por **Giovana Martins** Dom 09 Jul 2023, 11:37

Editei a postagem anterior.

por Rodrigo Styło Dom 09 Jul 2023, 11:37

Giovana Martins escreveu:
Corpo 1:

Fe = ma → k∆L = m₁a

Da igualdade: 50 x 0,20 = 2,0 x a → a = 5 m/s²

Corpo 2:

F - Fe = m₂a → F - k∆L = m₂a → F = m₂a + k∆L

Da igualdade: F = 4,0 x 5 + 50 x 0,20 → F = 30 N

Um segundo jeito de encontrar a força F. Considerando o sistema total:

F = (m₁ + m₂)a → F = (2,0 + 4,0) x 5 → F = 30 N

Se houver dúvidas, avise.

Eu cheguei nisso, o problema é que não entendo por que a força F não se aplica diretamente sobre o bloco 1 se o enunciado diz que a força age sobre o conjunto. Por que consideramos os efeitos da força F como agindo apenas sobre o bloco 2?

por **Giovana Martins** Dom 09 Jul 2023, 11:43

Um exemplo bobo.

Imagine que você esteja de mãos dadas com outra pessoa. Agora, imagine que eu puxe essa pessoa que você está de mãos dadas, mas em nenhum momento eu encostei em você. Eu apliquei alguma força necessariamente em você? Não, pois eu sequer encostei em você. Mas e quanto ao sistema, a força do meu "puxão" teve alguma influência sobre você? Sim. Embora eu não tenha aplicado a força do meu "puxão" necessariamente em você, isto é, no seu corpo, você sentiu os efeitos do meu "puxão", pois você também foi puxado já que estava de mãos dadas com a outra pessoa.

Aí que está a diferença entre as duas resoluções que eu propus para descobrir a força F: uma resolução considera a força F aplicada somente no corpo 2 e a outra resolução considera a força aplicada sobre o sistema como um todo.

por Rodrigo Styło Dom 09 Jul 2023, 11:48

É verdade. Então, pra ver se eu entendi, quando o enunciado diz "a força age sobre o conjunto/sistema", basta considerar que não existe aceleração relativa entre os corpos (pelo menos não provocada por aquela força, especificamente)?

por **Giovana Martins** Dom 09 Jul 2023, 11:54

Quando a questão falar do conjunto/sistema, é como se você ignorasse as forças internas ali presentes. Por exemplo, ao calcular:

F = (m₁ + m₂)a → F = (2,0 + 4,0) x 5 → F = 30 N

Note que eu simplesmente ignorei a mola que liga ambos os corpos e, consequentemente, a força elástica referente à interação entre a mola e os corpos, pois ao fazer o cálculo desta forma, é como se eu substituísse os corpos de 2 kg e 4 kg por um de 6 kg.