Aplicação das Leis de Newton

A maior dificuldade de estudantes de física do ensino médio é com relação à solução de problemas, nas mais diversas frentes da disciplina.
Apresentarei aqui a solução de um exercício sobre interação entre blocos, relacionado a aplicação das Leis de Newton.

Exemplo 1) (UF-PE) A figura abaixo mostra três blocos de massas mA = 1,0 kg, mB = 2,0 kg e mc = 3,0 kg. Os blocos se movem em conjunto, sob a ação de uma força F constante e horizontal, de módulo 4,2 N.

Desprezando o atrito, qual o módulo da força resultante sobre o bloco B?
a) 1,0 N
b) 1,4 N
c) 1,8 N
d) 2,2 N
e) 2,6 N

Solução.

Primeiramente devemos saber que F = m.a (Segunda lei de Newton). Devemos saber também, que os três corpos se movem com a mesma aceleração, e que essa aceleração tem a mesma direção e sentido da força F.

Assim podemos calcular a aceleração dos blocos pelo Sistema de Corpos Isolados (SCI)

Na figura abaixo representamos as forças que agem em A, B e C

Em que F é a força aplicada.
Fa no primeiro bloco é a reação de b em a devido a F.
Fa no segundo bloco é a ação de a em b devido a F 
Fc no segundo bloco é a reação de c em b devido a F
Fc no terceiro bloco é a ação de de b em c devido a F
n é a força normal e p é a força peso nos três casos

Simplificando-se os pesos com as forças de reação normal em cada caso temos que:

Como F = 4,2 N, temos:
4,2 = (1,0 + 2,0 + 3,0).a
a = 4,2/6
a = 0,7 m/s²

Encontrada a aceleração devemos encontrar o valor da resultante em B.

A resultante em B é: F_B = F_A – F_C
Subtraído as equações B e C temos:

F_A = (m_B + m_C) . a
F_A = (2,0 + 3,0). 0,7
F_A = 5,0 . 0,7
F_A = 3,5 N

Encontrando o valor de F_C

F_C = m_C . a
F_C = 3,0 . 0,7
F_C = 2,1 N

Assim:

F_B = 3,5 – 2,1
F_B = 1,4 N

Concluímos então que a força resultante em B é igual a 1,4 N.

Por Kléber Cavalcante
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

Mecânica - Física - Brasil Escola