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Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Dutos e Terminais · 2023 · questão 30

Cesgranrio Transpetro 2023 Física · Sistemas de corpos: planos inclinados, roldanas e cordas também em Física · Leis de Newton

Questão 30

O descarregamento de uma caixa de massa \(m\) é realizado com o deslizamento da caixa por um plano inclinado de \(\alpha\) graus (\(10^{\circ} < \alpha < 30^{\circ}\)), conforme mostrado na Figura.

Figura da prova, arquivo q30_fig01.png

Considerando-se nulo o atrito entre a caixa e o plano, e sendo \(g\) a aceleração da gravidade, a aceleração de deslizamento da caixa sobre o plano

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Resposta da banca: D

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Dinâmica — aceleração de um corpo num plano inclinado sem atrito.

Objetivo

Dizer de que depende a aceleração da caixa que desliza pelo plano sem atrito. O que está em jogo é ver a massa aparecer nos dois lados da segunda lei e sumir: a aceleração fica \(g\,\mathrm{sen}\,\alpha\), que depende do ângulo e não da caixa.

Conceitos para revisar

Segunda lei de Newton

A força resultante é massa vezes aceleração. Se a resultante for proporcional à massa, a aceleração não depende dela.

\[F_R = m\,a\]
\(F_R\)força resultante
\(m\)massa
\(a\)aceleração

Peso decomposto no plano

O peso aponta para baixo; ao longo do plano só age a componente \(m g\,\mathrm{sen}\,\alpha\). A outra componente, \(m g \cos\alpha\), é equilibrada pela normal e não acelera nada.

\[P_{\parallel} = m\,g\,\mathrm{sen}\,\alpha\]
\(P_{\parallel}\)componente do peso ao longo do plano
\(g\)aceleração da gravidade
\(\alpha\)inclinação do plano

Sem atrito, a resultante é só o peso paralelo

Sem atrito, nada se opõe ao deslizamento. A resultante ao longo do plano é a própria componente do peso, e a massa some da aceleração, como na queda livre.

\[a = g\,\mathrm{sen}\,\alpha\]
\(a\)aceleração de descida
\(g\,\mathrm{sen}\,\alpha\)fração da gravidade ao longo do plano

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