Para transportar uma caixa do primeiro para o segundo piso de uma construção, um trabalhador precisará arrasta-lá sobre um plano inclinado. O trabalhador começa a arrastar a caixa no primeiro piso, exercendo sobre ela uma força de grande intensidade, paralela ao seu deslocamento. Na medida em que a caixa sobe o plano inclinado, ele decide reduzir a força sobre ela, arrastando-a lentamente até chegar ao segundo piso. Considere que a caixa permanece em movimento nos encontros dos pisos com o plano inclinado, e que a rugosidade entre as superfícies permanece a mesma durante todo o percurso.
O comportamento da força de atrito entre a caixa e o chão no plano inclinado é representado em:
- A
- B
- C
gabarito
- D
- E
Resolução
Para resolver essa questão, precisamos entender como a força de atrito se comporta em diferentes situações. A força de atrito cinético, que é a que atua quando a caixa está em movimento, é dada pela fórmula:
\(F_{atrito} = \mu \cdot N\)
onde \(\mu\) é o coeficiente de atrito cinético e \(N\) é a força normal.
1. Primeiro Piso (Superfície Horizontal):
- No início, a caixa está no primeiro piso, que é uma superfície horizontal. A força normal \(N\) é igual ao peso da caixa, \(P = m \cdot g\), onde \(m\) é a massa da caixa e \(g\) é a aceleração da gravidade.
- A força de atrito é constante enquanto a caixa está no piso horizontal, pois \(\mu\) e \(N\) são constantes.
2. Transição para o Plano Inclinado:
- Ao mover a caixa para o plano inclinado, a força normal \(N\) diminui, pois agora é calculada como \(N = m \cdot g \cdot \cos(\theta)\), onde \(\theta\) é o ângulo de inclinação do plano.
- Como a força normal diminui, a força de atrito também diminui proporcionalmente.
3. Movimento no Plano Inclinado:
- No plano inclinado, a força de atrito continua a ser menor do que no piso horizontal, pois a força normal é menor.
- O trabalhador reduz a força aplicada, mas a força de atrito depende apenas da normal e do coeficiente de atrito, que permanecem constantes enquanto a caixa está no plano inclinado.
Portanto, a força de atrito é inicialmente constante no piso horizontal, diminui ao entrar no plano inclinado e permanece constante enquanto a caixa se move no plano inclinado. A alternativa correta é a que mostra a força de atrito constante no início, uma queda ao entrar no plano inclinado e constante novamente, que é a alternativa C.