(Vunesp-SP) Trabalho, atrito...

(Vunesp-SP) Um vagão, deslocando-se lentamente com velocidade V num pequeno trecho plano e horizontal de uma estrada de ferro, choca-se com um monte de terra e pára abruptamente. Em virtude do choque, uma caixa de madeira, de massa 100 kg, inicialmente em repouso sobre o piso do vagão, escorrega e percorre uma distância de 2,0 m antes de parar, como mostra a figura.


Considerando g = 10 m/s2 e sabendo que o coeficiente de atrito dinâmico entre a caixa e o piso do vagão é igual a 0,40, calcule:

a) a velocidade v do vagão antes de se chocar com o monte de terra;
b) a energia cinética da caixa antes de o vagão se chocar com o monte de terra e o trabalho realizado pela força de atrito que atuou na caixa enquanto ela escorregava.

Para um observador num referencial inercial externo ao vagão, a caixa e o vagão possuem em cada instante a mesma velocidade. No instante do choque até o repouso da caixa de madeira, a força de atrito é responsável pelo decréscimo da energia cinética da caixa. Pelo teorema do trabalho-energia:



b) Para o referencial inercial externo ao vagão:



O valor negativo é devido ao fato do trabalho da força de atrito ser resistente (contrário à trajetória descrita pela caixa).  Substitua os valores e faça as contas. Outro modo é aplicar as leis de Newton, entretanto, como trabalhar com energia geralmente envolve apenas 1 equação para a resolução, deixarei apenas esta.