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Física

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Um estudante, indo para a faculdade em seu carro, desloca-se num plano horizontal, no qual descreve uma trajetória curvilínea de 48 m de raio, com uma velocidade constante em módulo. Entre os pneus e a pista, o coeficiente de atrito estático é de 0,30. Considerando-se a figura, a aceleração da gravidade no local, com módulo de 10 m/s2, e a massa do carro de 1,2 t, faça o que se pede:
a) Caso o estudante resolva imprimir uma velocidade de módulo 60 km/h ao carro, ele conseguirá fazer a curva? Justifique. b) A velocidade escalar máxima possível, para que o carro possa fazer a curva, sem derrapar, irá se alterar se diminuirmos sua massa? Explique.
a) a) Sim, pois a velocidade do carro (60 km/h) é menor que a máxima permitida; b) Sim, pois a velocidade máxima depende da massa do carro.
b) a) Não, pois a velocidade do carro (60 km/h) é maior que a máxima permitida; b) Sim, pois a velocidade máxima depende da massa do carro.
c) a) Sim, pois a velocidade do carro (60 km/h) é menor que a máxima permitida; b) Não, pois a velocidade máxima independe da massa do carro.
d) a) Não, pois a velocidade do carro (60 km/h) é maior que a máxima permitida; b) Não, pois a velocidade máxima independe da massa do carro.
e) não sei
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Questões Para o Saber

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para resolver essa questão, precisamos analisar a situação do carro fazendo a curva e a relação entre a velocidade, a força centrípeta e o atrito. 1. Cálculo da força de atrito máxima: A força de atrito máxima que pode atuar no carro é dada por: \[ F_{atrito} = \mu \cdot N \] onde \( \mu = 0,30 \) (coeficiente de atrito) e \( N = m \cdot g \) (força normal, que é igual ao peso do carro). A massa do carro é 1,2 t, ou seja, 1200 kg. A aceleração da gravidade \( g \) é 10 m/s². \[ N = 1200 \, \text{kg} \cdot 10 \, \text{m/s}^2 = 12000 \, \text{N} \] Portanto, \[ F_{atrito} = 0,30 \cdot 12000 \, \text{N} = 3600 \, \text{N} \] 2. Cálculo da velocidade máxima: A força centrípeta necessária para manter o carro na curva é dada por: \[ F_{centripeta} = \frac{m \cdot v^2}{r} \] onde \( r = 48 \, \text{m} \) e \( v \) é a velocidade em m/s. Para que o carro não derrape, a força centrípeta não pode ser maior que a força de atrito: \[ \frac{1200 \cdot v^2}{48} \leq 3600 \] Resolvendo essa inequação: \[ 1200 \cdot v^2 \leq 3600 \cdot 48 \] \[ v^2 \leq \frac{3600 \cdot 48}{1200} \] \[ v^2 \leq 144 \] \[ v \leq 12 \, \text{m/s} \] Convertendo 60 km/h para m/s: \[ 60 \, \text{km/h} = \frac{60 \cdot 1000}{3600} = 16,67 \, \text{m/s} \] Como 16,67 m/s é maior que 12 m/s, o estudante não conseguirá fazer a curva. 3. Análise da segunda parte: A velocidade máxima que o carro pode atingir sem derrapar depende da força de atrito, que é proporcional à força normal (peso do carro). Como a força normal depende da massa, a velocidade máxima não é independente da massa. Portanto, se a massa diminuir, a força de atrito também diminuirá, reduzindo a velocidade máxima. Com isso, a resposta correta é: d) a) Não, pois a velocidade do carro (60 km/h) é maior que a máxima permitida; b) Não, pois a velocidade máxima independe da massa do carro.

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