Um carro faz uma curva de raio
uma estrada plana. O coeficiente de atrito estático entre os pneus e a estrada é
. O maior valor do módulo da velocidade que o carro pode atingir sem derrapar na curva 6:
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Passo 1
O enunciado diz que um carro faz uma curva de raio
em uma estrada plana e que o coeficiente de atrito estático entre pneus e estrada é
. Precisamos encontrar a velocidade máxima que mantém o carro em movimento circular uniforme sem derrapar. O conteúdo usado será dinâmica (Segunda Lei de Newton) e forças de atrito.
Passo 2
Desenhando o diagrama de corpo livre do carro, temos:
– Força peso para baixo:
– Força normal para cima:
– Força de atrito estático direcionada para o centro da curva, fornecendo a força centrípeta.
– Força peso para baixo:
– Força normal para cima:
– Força de atrito estático direcionada para o centro da curva, fornecendo a força centrípeta.
Passo 3
Pela Segunda Lei de Newton na direção radial (horizontal, apontando para o centro), a soma das forças é
e essa força vem inteiramente do atrito estático:
Passo 4
O atrito estático máximo vale
e como em superfície plana
, temos
Para não derrapar, exige-se
Passo 5
Cancelando
e isolando
:
Assim a velocidade máxima sem derrapar é
Resposta
(c)