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Aplicações das Leis de Newton – Plano inclinado

O uso das Leis de Newton em planos inclinados é uma aplicação central da física. Esses princípios são essenciais para entender como objetos se movem ou são levantados em superfícies inclinadas, sendo amplamente empregados na engenharia, desde rampas de estacionamento até sistemas de transporte de materiais.

Consideremos um bloco de massa m, abandonado em repouso sobre uma superfície S, plana e sem atrito, a qual forma um ângulo a com um plano horizontal.

As forças que atuam no bloco são o seu peso P→ e a força normal FN→ exercida pela superfície S sobre o bloco.

demos decompor o peso em duas componentes: uma componente Px→, paralela à superfície S, e outra componente Py→, perpendicular a S.  

Fazendo a decomposição, teremos:

A força Px é a responsável por fazer o bloco descer e dessa forma:

Px = m · a

Temos também

Px = m · a ⇒ P · sen θ = m · a ⇒ m · g · sen θ = m · a ⇒ a = g · sen θ

É importante observar na igualdade a = g · sen θ que a aceleração não depende da massa do bloco. No temos também que a equação a = g · sen θ vale apenas quando as únicas forças atuantes no bloco são o peso e a força normal. Se houver outras forças, a aceleração poderá ser diferente.

Observação: A inclinação de um plano pode ser dada em percentual. Sendo assim, um plano inclinado de 80% significa que tg α = 80% = 0,80. Assim se um plano inclinado possui uma inclinação de k % significa que tg α = k/100.

Exemplo: Uma partícula é abandonada sobre um plano inclinado de 50%. Desprezando o atrito e adotando g = 10 m/s², calcule o módulo da aceleração adquirida pela partícula.

Resolução:

sendo assim:

Vimos que a = g · sen θ, então:

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