Um carro de 1 ton exerce no solo horizontal uma força máxima horizontal de 4 kN sem que os pneus
derrapem. Este carro parte do repouso em t0 = 0s aplicando no solo para trás este valor máximo de
força. Assim, ele acelera em linha reta desenvolvendo um MRUV até entrar em uma pista circular de
100 m de raio, conforme figura. Na pista circular, este carro continua aplicando no solo este valor
máximo de força horizontal e desenvolve um MCU.
Desprezando a resistência do ar, responda:
a) Qual o valor da aceleração e sua classificação no trecho retilíneo e no trecho circular;
b) Qual a velocidade desenvolvida pelo carro no MCU?
c) Quantos metros este carro teve que percorrer para entrar na pista circular?
obs: podem explicar passo a passo?
Soluções para a tarefa
Olá! Espero ajudar!
1 tonelada = 1000 kg
F = 4000 N
Vo = 0
R = 100 metros
Sabemos pela Segunda Lei de Newton que a força resultante atuando sobre um corpo é resultado do produto de sua massa por sua aceleração.
Fr = m·a
4000 = 1000·a
a = 4 m/s²
No trecho retilíleo a aceleração é escalar, no trecho circular ela é centrípeta.
Sabemos que a aceleração centrípeta pode ser calculada pela razão entre o quadrado da velocidade e o raio da trajetória circular -
ac = V²/R
4 = V²/100
V² = 400
V = √400
V = 20 m/s
Quando o carro entrou na pista circular ele manteve a velocidade constante, logo a velocidade final no trecho retilíneo era Vf = 20 m/s.
Para calcular o espaço percorrido usaremos a Equação de Torricelli -
V² = Vo² + 2aΔS
Vo = 0
20² = 2(4)·ΔS
ΔS = 400/8
ΔS = 50 metros