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 = mA∙a Para a =
1m/s2, temos: FA =
mA∙1 →
FA = mA(SI)
b)
c)
2ª Lei de Newton para a caixa A:
FBA – PA = mA∙a
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 = mA∙a
mA∙ g – FD = mA∙a
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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