Mantendo uma inclinação de 60° com o plano da lixa, uma pessoa arrasta sobre esta a cabeça de um palito de fósforo, deslocando-o com velocidade constante por 5 cm. A força aplicada no palito é constante e de 2 N de intensidade. 4.1 Indique as forças que atuam no palito de fósforo, enquanto está a ser arrastado na lixa da caixa de fósforos. 4.2 Determine o trabalho realizado sobre o fósforo pela força \mathbf{F}.

4.1 Forças que atuam no palito (enquanto é arrastado com velocidade constante):

1. Peso $\vec{P}$ (força gravitacional), vertical para baixo.
2. Força normal $\vec{N}$ exercida pela lixa sobre a cabeça do palito, perpendicular ao plano da lixa.
3. Força de atrito cinético $\vec{f}$ exercida pela lixa, paralela ao plano e oposta ao movimento.
4. Força aplicada $\vec{F}$ (módulo 2 N), aplicada pela pessoa, fazendo 60° com o plano da lixa (conforme o desenho).

4.2 Trabalho realizado pela força $\vec{F}$: O deslocamento do palito ao longo da lixa é de $d=5\,\text{cm}=0{,}05\,\text{m}$, no sentido do movimento (para a esquerda no diagrama). A força $\vec{F}$ faz $60^\circ$ com o plano, mas pelo diagrama ela aponta no sentido oposto ao deslocamento ao longo do plano. Logo, o ângulo entre $\vec{F}$ e o deslocamento é $\theta = 180^\circ - 60^\circ = 120^\circ.$ O trabalho é $W_F = F\,d\,\cos\theta = 2\cdot 0{,}05\cdot \cos 120^\circ.$ Como $\cos 120^\circ = -\tfrac{1}{2}$, $W_F = 2\cdot 0{,}05\cdot\left(-\tfrac{1}{2}\right)= -0{,}05\,\text{J}.$

Alternativa correta: (sem alternativas).