Bancos para piano têm seu assento circular montado sobre um longo parafuso, para que o pianista possa ajustar a altura adequada. Sobre um desses banquinhos, foi deixada uma pequena caixa de madeira em uma posição afastada do centro do assento. Visto de cima, quando o assento do banco é girado no sentido horário, a altura em relação ao chão é diminuída e, girando no sentido anti-horário, o assento sobe. Dado: massa da caixa de madeira = 0,5 kg a) Girando o assento cada vez mais rápido, a partir de certa velocidade, a caixa começa a deslizar. Em qual das situações, girando no sentido horário ou no sentido anti-horário, a intensidade da força de atrito que ocorrerá entre a caixa e o assento do banco será maior? Justifique sua resposta. b) Determine o valor da força de atrito que atua sobre a pequena caixa de madeira quando ela, a 10 cm do centro de rotação do assento, devido à rotação, movimenta-se, sem escorregamento, com velocidade escalar constante de intensidade 20 cm/s.
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Respostas
a) No sentido anti-horário, a intensidade da força de atrito que ocorrerá entre a caixa e o assento do banco será maior.
b) O valor da força de atrito é de 0,2 Newons.
A força de atrito que uma superfície exerce sobre um corpo pode ser calculada por meio da seguinte equação -
Fat = μ. N
Onde,
μ = coeficiente de atrito
N = normal da superfície com o corpo
Quando o banco está descendo, a força resultante aponta para baixo, logo o peso é maior do que o peso aparente (Normal).
Quando o banco está subindo, girando no sentido anti-horário, a força resultante aponta para cima, logo o peso aparente (Normal) é maior do que o peso real. Como a força de atrito é diretamente proporcional à força normal, nesse caso ela será maior.
Quando a pequena caixa está girando com velocidade escalar constante, podemos afirmar que a força de atrito equivale à força centrípeta.
Fat = Fc
Fat = m.V²/R
Fat = 0,5. 0,20²/0,10
Fat = 0,2 Newtons