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FUVEST - Duas caixas, A e B, de massas mA e mB , respectivamente, precisam ser entregues no 40º andar de um edifício.

FUVEST 2018 - 2ª fase - FÍSICA




Duas caixas, A e B, de massas mA e mB , respectivamente, precisam ser entregues no 40º andar de um edifício. O entregador resolve subir com as duas caixas em uma única viagem de elevador e a figura I ilustra como as caixas foram empilhadas. Um sistema constituído por motor e freios é responsável pela movimentação do elevador; as figuras II e III ilustram o comportamento da aceleração e da velocidade do elevador. O elevador é acelerado ou desacelerado durante curtos intervalos de tempo, após o que ele adquire velocidade constante.



Analise a situação sob o ponto de vista de um observador parado no solo. Os itens a, b e c, referem-se ao instante de tempo em que o elevador está subindo com o valor máximo da aceleração, cujo módulo é a = 1 m/s2 .
a) Obtenha o módulo da força resultante, FA, que atua sobre a caixa A.

b). As figuras na página de respostas representam esquematicamente as duas caixas e o chão do elevador. Faça, nas figuras correspondentes, os diagramas de forças indicando as que agem na caixa A e na caixa B.

c) Obtenha o módulo, FS, da força de contato exercida pela caixa A sobre a caixa B.


d) Como o cliente recusou a entrega, o entregador voltou com as caixas. Considere agora um instante em que o elevador está descendo com aceleração para baixo de módulo a = 1 m/s2 . Obtenha o módulo, FD, da força de contato exercida pela caixa A sobre a caixa B.
RESPOSTA:

a) De acordo com a 2º Lei de Newton, temos: 

FA = mAa Para a = 1m/s2, temos: FA = mA1 FA = mA(SI)

b) 





c)
2ª Lei de Newton para a caixa A:
FBA – PA = mAa
FBA – mA g = mA a
FBA = mA (g + a)
FBA = mA 11 (SI)
FS = FBA = mA 11 (SI)

 De acordo com a 3ª Lei de Newton, a força que A aplica em B tem a mesma intensidade da força que B aplicou em A.

FAB = FBA = FS = 11 mA (SI)
2ª Lei de Newton aplicada em A:
PA – FD = mAa

mA g – FD = mAa

FD = mA (g – a) (SI)

De acordo com a lei de ação e reação:

FAB = FBA = FD = 9 mA (SI)

Respostas: 

a) FA = mA (SI)
b) ver figura
c) FS = 11 mA (SI)
d) FD = 9 mA (SI)


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