Exercício sobre força de atrito (com gabarito explicado)
Força de atrito é um dos conteúdos da disciplina de Física. Pratique seus conhecimentos sobre este tema. Aproveite para tirar suas dúvidas com os exercícios resolvidos.
Questão 1
Um livro está em repouso sobre uma mesa inclinada. Qual força impede que o livro deslize para baixo, mesmo com a ação da força peso?
a) Força normal
b) Força de atrito
c) Força elástica
d) Força gravitacional
e) Força magnética
Força de atrito é a força que surge entre duas superfícies em contato, opondo-se ao movimento relativo entre elas.
No caso do livro, a força de atrito entre o livro e a mesa impede que o livro deslize para baixo, contrapondo a força peso que puxa o livro em direção ao centro da Terra, deslisando pela mesa.
Questão 2
Um carro está freando em uma estrada. Qual fator irá diminuir a força de atrito entre os pneus do carro e o asfalto, aumentando a distância de frenagem?
a) Aumentar a massa do carro.
b) Aumentar a velocidade do carro antes de frear.
c) Diminuir a área de contato dos pneus com o asfalto.
d) Aumentar a pressão dos pneus.
e) Todas as alternativas acima.
A força de atrito depende, entre outros fatores, da área de contato entre as superfícies. Quanto menor a área de contato, menor a força de atrito.
A área de contato menor contribui para diminuir a aderência dos pneus ao asfalto, aumentando a distância de frenagem.
Questão 3
Um bloco de 5 kg está em repouso sobre um plano inclinado que forma um ângulo de 37° com a horizontal. Sabendo que o coeficiente de atrito estático entre o bloco e o plano é 0,8, qual é o valor mínimo da força aplicada paralelamente ao plano para o bloco começar a deslizar para cima? (Considere g = 10 m/s²)
a) 25 N
b) 30 N
c) 40 N
d) 50 N
e) 60 N
Para o bloco começar a deslizar para cima, a força aplicada (F) deve vencer a força de atrito estático (Fat) e a componente da força peso paralela ao plano.
Cálculo da força normal (N):
Cálculo da força de atrito estático máxima (Fat):
Cálculo da componente da força peso paralela ao plano:
Para o bloco começar a deslizar, a força aplicada deve ser maior que a soma da força de atrito estático máxima e da componente da força peso paralela ao plano:
Resposta:
O valor mínimo da força aplicada para o bloco começar a deslizar para cima é de aproximadamente 62 N.
A alternativa mais próxima é a e) 60 N.
Questão 4
Um carro de massa 1200 kg está em movimento em uma estrada horizontal. Os pneus do carro possuem um coeficiente de atrito cinético com o asfalto de 0,7. O motorista aplica os freios e o carro percorre uma distância de 50 metros antes de parar completamente. Qual era a velocidade do carro no instante em que os freios foram acionados? (Considere g = 10 m/s²)
a) 26 m/s
b) 30 m/s
c) 34 m/s
d) 38 m/s
e) 42 m/s
1. Identificar as forças envolvidas:
Força de atrito cinético (Fat): É a força que se opõe ao movimento do carro, desacelerando-o.
Força resultante (Fr): É a força que causa a aceleração do carro (neste caso, uma desaceleração).
2. Aplicar a segunda lei de Newton:
Onde:
- Fr = força resultante (N)
- m = massa do carro (kg)
- a = aceleração (m/s²)
3. Relacionar a força de atrito com a força resultante:
Como a força de atrito é a única força horizontal atuando sobre o carro, ela é igual à força resultante:
4. Calcular a força de atrito:
Onde:
-
= coeficiente de atrito cinético - N = força normal (igual ao peso do carro, pois a superfície é horizontal)
Substituindo os valores na fórmula da força de atrito:
5. Calcular a aceleração:
Como Fat = Fr e Fr = m . a:
(note que a aceleração é negativa, pois o carro está desacelerando)
6. Utilizar a equação de Torricelli para encontrar a velocidade inicial:
Onde:
- v = velocidade final (zero, pois o carro para)
- v₀ = velocidade inicial (o que queremos descobrir)
- a = aceleração
- Δs = distância percorrida
Substituindo os valores na fórmula:
Resposta:
A velocidade do carro no instante em que os freios foram acionados era de aproximadamente 26,5 m/s.
A alternativa mais próxima é a a) 26 m/s.
Questão 5
Um carro com massa de 800 kg está parado em uma estrada plana. O coeficiente de atrito estático entre os pneus do carro e o solo é μe=0,6. Qual é o módulo da força máxima de atrito estático que pode atuar sobre o carro antes que ele comece a deslizar? Considere g=10 m/s².
a) 4.800 N
b) 3.600 N
c) 4.200 N
d) 4.600 N
e) 5.000 N
A força máxima de atrito estático é dada pela fórmula:
Fat = μe⋅N
Onde:
- μe é o coeficiente de atrito estático;
- N é a força normal.
Para o carro em repouso em uma superfície plana, a força normal (N) é igual ao peso (P) do carro, dado por:
P=m⋅g
Substituindo os valores:
Portanto, N = 8.000 N
Agora, calculamos a força máxima de atrito estático:
Questão 6
(Enem) O curling é um dos esportes de inverno mais antigos e tradicionais. No jogo, dois times com quatro pessoas têm de deslizar pedras de granito sobre uma área marcada de gelo e tentar colocá-las o mais próximo possível do centro. A pista de curling é feita para ser o mais nivelada possível, para não interferir no decorrer do jogo. Após o lançamento, membros da equipe varrem (com vassouras especiais) o gelo imediatamente à frente da pedra, porém sem tocá-la. Isso é fundamental para o decorrer da partida, pois influi diretamente na distância percorrida e na direção do movimento da pedra. Em um lançamento retilíneo, sem a interferência dos varredores, verifica-se que o módulo da desaceleração da pedra é superior se comparado à desaceleração da mesma pedra lançada com a ação dos varredores.
A menor desaceleração da pedra de granito ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da
a) força motriz sobre a pedra.
b) força de atrito cinético sobre a pedra.
c) força peso paralela ao movimento da pedra.
d) força de arrasto do ar que atua sobre a pedra.
e) força de reação normal que a superfície exerce sobre a pedra.
A menor desaceleração da pedra de granito ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da força de atrito. Ao reduzir o atrito entre a pedra e o gelo, os varredores permitem que a pedra se mova por uma distância maior e com menor perda de velocidade.
Questão 7
Aprenda mais sobre Força de Atrito.
Você também pode se interessar por Plano Inclinado: forças, atrito, aceleração, fórmulas.
Para mais exercícios sobre força:
- Exercícios de Leis de Newton (comentados e resolvidos)
- Exercícios sobre força de tração (resolvidos)
- Exercícios sobre a segunda lei de newton
Referências Bibliográficas
FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo de Toledo; FOGO, Ronaldo. Física básica: volume único. 4. ed. São Paulo: Saraiva Didáticos, 2019.
ASTH, Rafael. Exercício sobre força de atrito (com gabarito explicado). Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/exercicio-sobre-forca-de-atrito/. Acesso em:
