FISICAI EX14 sem5

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EXERCÍCIO 14 
 
Primeiramente o DCL do carro para verificar as suas interações e a forças 
decorrentes destas interações que agem sobre o carro. 
 
 
 
 
 
 
Comentários sobre as forças. 
 
O peso 𝑝𝑝 e a reação normal 𝑁𝑁��⃗ dos pneus. 
 
Devido ao peso 𝑝𝑝 do carro os pneus “pressionam” a pista verticalmente para baixo. 
Em reação, a pista reage e “empurra” os pneus p a r a c i m a . Surge, então, a força 
de reação normal, representada pelo vetor 𝑁𝑁��⃗ ( soma vetorial das reações dos 
quatro pneus) de sentido oposto ao peso 𝑝𝑝. 
Observação Importante: se a pista fosse inclinada a direção de 𝑁𝑁��⃗ seria 
perpendicular à pista e não seria vertical oposto a 𝑝𝑝. 
A força de atrito sobre o carro. 
A tendência do carro é manter o seu estado de movimento retilíneo e uniforme (Lei 
da Inércia). É preciso força resultante para mudar o estado de movimento seja para 
aumentar a intensidade da velocidade e/ou para mudar direção do movimento. No 
caso em questão ocorre mudança apenas na direção do movimento, ou seja, do vetor 
velocidade. Este fato exige a ação de uma força resultante sobre o carro voltada para 
o centro de curvatura. Qual a origem desta força? Resposta: é o atrito entre o pneu 
e a pista. Porém, a direção desta força de atrito é no sentido de “segurar” o carro 
na curva ou impedir que o carro “ e s c a p e pela tangente”. Por isso, a força de 
atrito, no carro em curva, age lateralmente ao pneu. O DCL esquematiza a força de 
atrito para o centro de curvatura. 
 
Respostas aos quesitos: 
a) A intensidade da força de reação normal global da pista sobre o carro. 
As forças que atuam numa partícula em movimento curvilíneo NÃO são se 
equilibram. A resultante delas deve ser considerada em três componentes 
preferenciais: 
 
 
1º - Resultante na direção do vetor velocidade. 
Nesta direção, a direção tangencial ao movimento, a resultante é 
∑ �⃗�𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡= m.�⃗�𝑎𝑡𝑡𝑎𝑎𝑛𝑛𝑔𝑔 ( 2ª Lei de Newton). 
No caso, sendo v = constante → 𝑎𝑎𝑡𝑡𝑎𝑎𝑛𝑛𝑔𝑔 = 0 → ∑ �⃗�𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡= 0 
 
2º - Resultante na direção normal à pista. 
Nesta direção atuam duas forças: o peso 𝑝𝑝 e a reação normal 𝑁𝑁��⃗ . Na ausência 
de movimento nesta direção a aceleração na direção normal à pista é nula; 
logo, 𝑝𝑝 + 𝑁𝑁��⃗ = 0. 
Logo, N = p (I) 
Portanto, a intensidade da reação normal global da pisa sobre o carro é N = p = mg = 
(1600 kg)(10 N/kg) = 16000 N = 16 kN (vertical para cima). 
 
b) A intensidade da força de atrito lateral global que atua no carro. 
3º - Resultante na direção do centro de curvatura. 
Nesta direção conforme o DCL atua apenas uma força: a força de atrito. 
Logo: ∑ �⃗�𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡çã𝑜𝑜 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑜𝑜 𝑡𝑡𝑐𝑐𝑑𝑑𝑐𝑐𝑡𝑡𝑡𝑡𝑐𝑐𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡= �⃗�𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡 = �⃗�𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑐𝑐 = m.�⃗�𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑐𝑐 . 
Sendo 𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑐𝑐 = 
𝑐𝑐²
𝑅𝑅 tem-se que a resultante no sentido do centro de 
curvatura é: 
Fat = m(
𝑉𝑉²
𝑅𝑅
) (II). 
 
𝐹𝐹𝑡𝑡𝑡𝑡 = (1600 kg) 
(20 𝑚𝑚/𝑡𝑡)
80 𝑚𝑚 ² = 8000 N = 8 kN.