Aprender a dirigir, você está em um carro de 1.200 kg movendo-se a por um estacionamento grande e vazio. Você nota subitamente que está indo em direção a um muro de tijolos na lateral de um supermercado, e que corre risco de bater. O calçamento pode exercer uma força horizontal máxima de 7.000 N sobre o carro. (a) Explique por que você deveria esperar que a força tivesse um valor máximo bem definido.

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo. Você está dirigindo um carro de 1.200 kg a uma velocidade de 20,0 m/s em um estacionamento vazio e percebe que está indo em direção a um muro. O calçamento pode exercer uma força horizontal máxima de 7.000 N sobre o carro. A pergunta (a) quer que você explique por que essa força tem um valor máximo bem definido.
Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de força de atrito e força máxima que uma superfície pode exercer. Esses conceitos são fundamentais em Dinâmica, uma área da física que estuda o movimento e as forças que o causam.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a força de atrito. Quando seu carro está se movendo sobre o calçamento, há uma força que tenta impedir esse movimento, chamada atrito. Essa força depende das superfícies em contato e da força normal, que é a força perpendicular à superfície.
A fórmula básica para a força de atrito máximo é:
onde:
  • é o coeficiente de atrito entre as duas superfícies.
  • é a força normal, que no caso de um carro em uma superfície horizontal é igual ao peso do carro: .

Passo 3

No seu caso, o calçamento pode exercer uma força horizontal máxima de 7.000 N. Isso significa que, independentemente de quanta força você aplique no volante ou no freio, a força de atrito máxima que o calçamento pode proporcionar para parar o carro é de 7.000 N.
Essa limitação ocorre porque o atrito não pode exceder esse valor máximo devido às características do material do calçamento e dos pneus do carro. Se a força necessária para parar o carro for maior que 7.000 N, o carro não conseguirá parar completamente e colidirá com o muro.

Passo 4

Portanto, a força tem um valor máximo bem definido porque o atrito entre o carro e o calçamento tem um limite físico baseado nas propriedades das superfícies em contato e na força normal agindo sobre o carro. Esse limite garante que a força de atrito não pode crescer indefinidamente, pois depende desses fatores fixos.

Resposta

A força tem um valor máximo bem definido porque o atrito entre o carro e o calçamento atinge um limite baseado nas características das superfícies e na força normal, impedindo que a força horizontal exceda 7.000 N.

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