8-Um carro se desloca com velocidade constante subindo ladeira íngreme. Discuta as forças que atuam sobre o carro. O que empurra o carro ladeira acima?

Passo 1

O enunciado pede para discutir as forças que atuam num carro subindo uma ladeira íngreme com velocidade constante. O conteúdo é a aplicação da segunda lei de Newton \sum F=ma em movimento uniforme e a análise de forças de tração e resistência.

Passo 2

Descrevemos o diagrama de forças sobre o carro:
— Força peso \vec{P} com intensidade mg, atuando vertical para baixo.
— Normal \vec{N}, perpendicular à superfície da ladeira.
— Força de resistência do ar F_{\text{arrasto}}, oposta ao movimento.
— Força de atrito de rolamento e outras perdas F_{\text{atrito\,rolamento}}, também opostas ao movimento.
— Força de tração resultante F_{\text{tração}}çã que atua no sentido de subida.

Passo 3

Decompomos o peso em componentes paralela e perpendicular à ladeira:
P_{\parallel}=mg\sin\theta, \quad P_{\perp}=mg\cos\theta.
A normal equilibra P_{\perp}, ou seja, N=mg\cos\theta. Ao longo da ladeira, como a velocidade é constante, aplicamos
\sum F_{\parallel}=0 \quad\Longrightarrow\quad F_{\text{tração}} - mg\sin\theta - F_{\text{arrasto}} - F_{\text{atrito\,rolamento}} = 0.çã

Passo 4

O motor do carro transmite torque às rodas motrizes, fazendo-as empurrar o solo para trás. Pela terceira lei de Newton, o solo exerce uma força de atrito estático para frente sobre as rodas. É essa força de atrito estático F_{\text{tração}}çã que efetivamente “empurra” o carro montanha acima, vencendo o componente do peso e as resistências.

Resposta

A força que empurra o carro ladeira acima é a força de atrito estático exercida pelo solo sobre as rodas motrizes.

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