Para transportar uma caixa do primeiro para o segundo piso de uma construção, um trabalhador precisará arrastá-la sobre um plano inclinado. O trabalhador começa a arrastar a caixa no primeiro piso, exercendo sobre ela uma força de grande intensidade, paralela ao seu deslocamento. Na medida em que a caixa sobe o plano inclinado, ele decide reduzir a força sobre ela, arrastando-a lentamente até chegar ao segundo piso. Considere que a caixa permanece em movimento nos encontros dos pisos com o plano inclinado, e que a rugosidade entre as superfícies permanece a mesma durante todo o percurso.
O comportamento da força de atrito entre a caixa e o chão no plano inclinado é representado em:
Essa questão avalia o conceito de força de atrito cinético e sua relação com a força normal.
A força de atrito cinético é calculada por f = μ · N, onde μ é o coeficiente de atrito (constante, pois a rugosidade não muda) e N é a força normal.
No plano inclinado, a força normal vale N = mg·cos(θ), que depende apenas da massa da caixa e do ângulo do plano — ambos constantes durante todo o percurso no plano inclinado. Portanto, a força de atrito cinético permanece constante, independentemente da intensidade da força aplicada pelo trabalhador ou da velocidade com que a caixa se move.
O erro mais comum é pensar que, como o trabalhador reduz a força aplicada ao longo do trajeto, o atrito também diminuiria. Isso seria verdade para o atrito estático (que se ajusta à força aplicada), mas não para o atrito cinético: enquanto há movimento, o atrito cinético depende exclusivamente de μ e N, não da força motriz.
Assim, o gráfico correto é aquele que representa a força de atrito como uma reta horizontal constante ao longo do tempo, pois nenhuma das grandezas que a determinam se altera durante o movimento no plano inclinado.
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