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Curso: Biblioteca de Física > Unidade 3
Lição 5: Planos inclinados e atrito- Componentes da força de um plano inclinado
- Gelo deslizando em um plano inclinado
- Força de atrito que mantém o bloco em repouso
- Correção da força de atrito para manter um bloco em repouso
- Força de atrito mantendo a velocidade vetorial constante
- Comparação entre atrito estático e cinético
- Exemplo de atrito estático e cinético
- O que é atrito?
- O que são inclinações?
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O que são inclinações?
As superfícies normalmente não são perfeitamente horizontais. Aprenda como lidar com ladeiras!
O que são inclinações?
Escorregadores no parque, entradas de garagem e rampas de carregamento de caminhões são exemplos de planos inclinados. Planos inclinados, ou inclinações, são superfícies diagonais nas quais os objetos podem ficar em repouso, deslizar ou rolar para cima ou para baixo.
Planos inclinados são úteis porque podem reduzir a força necessária para mover um objeto verticalmente. Eles são considerados uma das seis máquinas simples clássicas.
Como usamos a segunda lei de Newton para lidar com planos inclinados?
Na maioria dos casos, resolvemos problemas envolvendo forças usando a segunda lei de Newton para as direções horizontal e vertical. Mas nos planos inclinados, normalmente estamos interessados no movimento paralelo à superfície da inclinação, então geralmente é mais útil usar a segunda lei de Newton para calcular as direções paralela e perpendicular à superfície do plano inclinado.
Isso significa que normalmente vamos usar a segunda lei de Newton para as direções perpendicular e paralela à superfície do plano inclinado.
Como a massa normalmente desliza paralelamente à superfície do plano inclinado e não se move perpendicularmente à superfície do mesmo plano, quase sempre podemos considerar que .
Como encontramos as componentes e da força da gravidade?
Como vamos usar a segunda lei de Newton para as direções perpendicular e paralela à superfície do plano inclinado, vamos precisar determinar as componentes perpendicular e paralela da força da gravidade.
As componentes da força da gravidade são dadas no diagrama abaixo. Cuidado, as pessoas muitas vezes se confundem na hora de usar ou para uma determinada componente.
Qual é a força normal em um objeto sobre um plano inclinado?
A força normal é sempre perpendicular à superfície que exerce a força. Então, um plano inclinado vai exercer uma força normal perpendicular à superfície do plano inclinado.
Se não houver aceleração perpendicular à superfície do plano inclinado, as forças devem estar em equilíbrio na direção perpendicular. Examinando as forças mostradas abaixo, vemos que a força normal deve ser igual à componente perpendicular da força da gravidade, para garantir que a força resultante seja igual a zero na direção perpendicular.
Em outras palavras, para um objeto parado ou deslizando em um plano inclinado,
Como são os exemplos resolvidos envolvendo planos inclinados?
Exemplo 1: Trenó deslizando na neve
Uma criança desce uma ladeira nevada de trenó. O ângulo que a ladeira forma em relação à horizontal é e o coeficiente de atrito cinético entre o trenó e a ladeira é . Juntas, as massas da criança e do trenó somam .
Qual é a aceleração do trenó descendo a ladeira?
Vamos começar desenhando um diagrama de forças.
Podemos usar a segunda lei de Newton na direção paralela ao plano inclinado para obter
Exemplo 2: Entrada de garagem íngreme
Uma pessoa está construindo uma casa e quer saber o quão íngreme pode fazer a entrada de sua garagem e estacionar o carro sem que ele escorregue. Ela sabe que o coeficiente de atrito estático entre os pneus e o chão da entrada da garagem é de .
Qual é o ângulo máximo a partir da horizontal que a pessoa pode usar para fazer sua entrada da garagem e ainda estacionar o carro sem escorregar?
Vamos começar usando a segunda lei de Newton para a direção paralela.
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- como ele achou o 37° no final ?(2 votos)
- Ele fez o ArcoTangente de (0,75), experimente e encontrará esse valor(2 votos)
- No exemplo 1 (Trenó deslizando na neve) a foça normal não entra no somatório de forças em F=m.a por que ela se anula com a Fg = m.g?(2 votos)
- Se o piso for plano e horizontal, as forças normal e peso se anulam. Então, nesse caso, ela não entra no cálculo da força resultante, já que o movimento é na horizontal, e ela está na vertical! A fórmula Fg = m . g, é a fórmula da força peso, que também é chamada de força gravitacional... por issog em Fg. Veja que tem o mesmo modo de f = m . a, pois "f" é "Fg", "m" é "m", e "a" é "g", aceleração da *g*ravidade.
No plano inclinado as forças peso e normal não se anulam! Nesse caso, uma componente da força peso é anulada pela normal, e a outra componente da força peso faz o corpo se movimentar, caso não haja atrito. Com atrito, pode haver ou não movimento, mas não é o caso desse tópico falar de atrito.(2 votos)
- Alguém pode me explicar porque a força normal é encontrada pela seguinte fórmula, no Exemplo 1, Fn=mgcos(teta)?, quero saber porque cosseno(1 voto)
- Na decomposição da força gravitacional em suas componentes(perpendicular ao plano e paralela ao plano), aquela que ficar perpendicular ao plano estará oposta a normal, pois a normal é sempre perpendicular ao plano. Por isso a normal terá o mesmo valor, nesse caso, dessa componente de G. Lembrando que a componente da gravidade que fica paralela ao plano sempre é encontrada fazendo mgsin(teta) e a perpendicular ao plano fazendo mgcos(teta). OBS: O plano que eu cito acima é o plano(linha diagonal) onde esta o objeto. Espero ter ajudado!(3 votos)
- Tem alguma fórmula geral melhor pra ser aplicada?(2 votos)