Equilíbrio dinâmico

Um mesmo bloco de peso P é apoiado sobre a superfície plana de uma mesa, que é mantida em repouso em relação ao solo horizontal. No caso 1, o bloco permanece parado e, no caso 2, ele desce a mesa inclinada, deslizando com velocidade vetorial constante.

Sendo F1 e F2 as forças totais de contato que a mesa aplica sobre o bloco nos casos 1 e 2, respectivamente, aponte a alternativa incorreta:

a)|F1|=|P|.
b)F1 =–P.
c) F2 é perpendicular ao solo.
d)F1 =F2.
e)|F2|>|P|.

Resposta: e

No caso 1 o bloco está em repouso (equilíbrio estático).
F1 +P=0 ⇒F1 =–P ⇒ |F1|=|P|

No caso 2 o bloco entra em movimento retilíneo e uniforme (equilíbrio dinâmico).
F2 +P=0 ⇒F2 =–P ⇒ |F2|=|P|
F2 = Fat +Fn.

Mas por que no caso 2 o bloco desliza, já que as forças de anulam? O bloco realmente está em equilíbrio dinâmico?

O bloco tende a se movimentar em movimento retilíneo uniforme. Logo, se a aceleração é nula, a força resultante é também nula. (a força é o agente físico cujo efeito dinâmico é a aceleração: a "ausência" de aceleração implica em uma "ausência" de força).

Mas o que faz com que o bloco se movimente em MRU? A gravidade?

Provavelmente a inércia, cara. Imagine um foguete que é lançado para o espaço. Quando ele "escapa" do campo gravitacional terrestre, passa a se mover em MRU, porque não há forças atuando nele (na verdade há, mas não insignificantes). No entanto, essas forças "pararam de atuar" enquanto ele ainda estava em movimento e, segundo Newton, ele deve continuar em movimento, justamente porque não há forças para pará-lo!

Você pode se imaginar na superfície de um lago congelado, perfeitamente liso e infinito. Se alguém te der um pequeno toque, você passará a se mover indefinidamente, para sempre, mesmo que as forças atuantes em você sejam nulas. (inclusive essa foi uma experiência imaginada por Galileu ou Newton, não me lembro.. e não envolvia o lago, mas ok).

No exercício aí, a componente tangencial do peso equilibra a força de atrito e a componente normal do peso equilibra a reação de apoio. Isso ocorre quando o bloco já está em movimento, e, por inércia, deve seguir assim.

(claro que eu não tenho certeza disso! )

Mas sua pergunta abre espaço para outras possibilidades... um carro em uma rodovia, por exemplo, não se move em MRU por inércia, mas porque as forças são nulas nele.. no caso, a resistência do ar e o atrito (dependendo da tração nas rodas) equilibram a aceleração. Lembrando que isso ocorre com o carro já em movimento, de qualquer forma...

Não entendi o porquê do atrito. Que parte da questão deveria me fazer concluir isso?

Ademais, não é ambíguo, na opção C, dizer que F2 é perpendicular ao solo quando, na realidade, ela é perpendicular à superfície plana da mesa?

Existe alguma figura nesta questão? Caso tenha, poste , por favor.

Tem!

1)
Como a velocidade é constante, a aceleração tangencial precisa ser zero. No eixo x, o Px só pode ser zero caso haja uma força de atrito de mesmo módulo e direção, mas de sentido oposto.

2)
F₂² = Fa² + N²
F₂² = (Psenθ)² + (Pcosθ)²
F₂² = P² (senθ² + cosθ²)
| F₂ | =| P | ---> Se P é perpendicular ao solo, logo a F₂ também é


Obrigada pela ajuda, mestre!