Um bloco de 2,0 kg de massa foi lançado sobre uma mesa horizontal, rugosa, sendo- lhe comunicada uma velocidade inicial de módulo 4,0 m/s. Devido á força de atrito, suposta constante, o bloco percorreu 4,0 m até parar. Determine:
b) a potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento
Para determinar a potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento, você pode usar a fórmula para potência instantânea:
\[P = F \cdot v\]
Onde:
- \(P\) é a potência instantânea,
- \(F\) é a força aplicada,
- \(v\) é a velocidade em que a força está sendo aplicada.
No caso da força de atrito, precisamos primeiro determinar a força de atrito \(F_a\) que age sobre o bloco. Usamos a segunda lei de Newton para isso:
\[F_a = m \cdot a\]
Onde:
- \(F_a\) é a força de atrito,
- \(m\) é a massa do bloco (2,0 kg),
- \(a\) é a aceleração.
Sabemos que o bloco parou após percorrer 4,0 m, o que significa que sua velocidade final é 0 m/s (parou). Portanto, podemos usar a equação de movimento para encontrar a aceleração:
A potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento é de -16 watts, sendo negativa devido à direção oposta da força em relação à velocidade inicial. Isso significa que a força de atrito está dissipando energia do sistema.
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Explicação:
Para determinar a potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento, você pode usar a fórmula para potência instantânea:
\[P = F \cdot v\]
Onde:
- \(P\) é a potência instantânea,
- \(F\) é a força aplicada,
- \(v\) é a velocidade em que a força está sendo aplicada.
No caso da força de atrito, precisamos primeiro determinar a força de atrito \(F_a\) que age sobre o bloco. Usamos a segunda lei de Newton para isso:
\[F_a = m \cdot a\]
Onde:
- \(F_a\) é a força de atrito,
- \(m\) é a massa do bloco (2,0 kg),
- \(a\) é a aceleração.
Sabemos que o bloco parou após percorrer 4,0 m, o que significa que sua velocidade final é 0 m/s (parou). Portanto, podemos usar a equação de movimento para encontrar a aceleração:
\[v^2 = v_0^2 + 2as\]
Onde:
- \(v\) é a velocidade final (0 m/s),
- \(v_0\) é a velocidade inicial (4,0 m/s),
- \(a\) é a aceleração,
- \(s\) é a distância percorrida (4,0 m).
Substituindo os valores conhecidos:
\[0 = (4,0 \, \text{m/s})^2 + 2 \cdot a \cdot (4,0 \, \text{m})\]
Agora, resolva para \(a\):
\[a = \frac{-16}{8} = -2,0 \, \text{m/s}^2\]
Agora que temos a aceleração, podemos calcular a força de atrito:
\[F_a = m \cdot a = (2,0 \, \text{kg}) \cdot (-2,0 \, \text{m/s}^2) = -4,0 \, \text{N}\]
Agora, podemos calcular a potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento:
\[P = F_a \cdot v_0\]
Substituindo os valores conhecidos:
\[P = (-4,0 \, \text{N}) \cdot (4,0 \, \text{m/s}) = -16 \, \text{W}\]
A potência instantânea da força de atrito no instante do lançamento é de -16 watts, sendo negativa devido à direção oposta da força em relação à velocidade inicial. Isso significa que a força de atrito está dissipando energia do sistema.