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Numa calçada de uma rua plana e horizontal, um patinador vira em uma esquina, descrevendo um arco de circunferência de 3,0 m de raio. Admitindo-se g = 10 m/s2 e sabendo-se que o coeficiente de atrito estático entre as rodas do patim e a calçada é μe = 0,30, a máxima velocidade com que o patinador pode realizar a manobra sem derrapar é de:
a) 1,0 m/s
b) 2,0 m/s
c) 3,0 m/s
d) 5,0 m/s
e) 9,0 m/s
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Questões Para o Saber

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para resolver essa questão, precisamos usar a relação entre a força de atrito e a força centrípeta que atua sobre o patinador ao fazer a curva. A força de atrito máxima que impede o patinador de derrapar é dada por: \[ F_{atrito} = \mu_e \cdot N \] onde \( N \) é a força normal. Em uma superfície horizontal, a força normal é igual ao peso do patinador: \[ N = m \cdot g \] Portanto, a força de atrito máxima é: \[ F_{atrito} = \mu_e \cdot m \cdot g \] A força centrípeta necessária para manter o patinador em movimento circular é dada por: \[ F_{centripeta} = \frac{m \cdot v^2}{r} \] onde \( v \) é a velocidade e \( r \) é o raio da curva. Para que o patinador não derrape, a força de atrito deve ser igual à força centrípeta: \[ \mu_e \cdot m \cdot g = \frac{m \cdot v^2}{r} \] Os \( m \) se cancelam, e ficamos com: \[ \mu_e \cdot g = \frac{v^2}{r} \] Isolando \( v \): \[ v^2 = \mu_e \cdot g \cdot r \] \[ v = \sqrt{\mu_e \cdot g \cdot r} \] Substituindo os valores: - \( \mu_e = 0,30 \) - \( g = 10 \, m/s^2 \) - \( r = 3,0 \, m \) \[ v = \sqrt{0,30 \cdot 10 \cdot 3} \] \[ v = \sqrt{9} \] \[ v = 3 \, m/s \] Portanto, a máxima velocidade com que o patinador pode realizar a manobra sem derrapar é de: c) 3,0 m/s.

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