O motorista de um automóvel de 1500 kg está trafegando a
quando percebe que o sinal fechou e ele deve parar. Além disso, o carro está numa colina de 30 m de altura em relação ao sinal de trânsito. Supondo que o veículo pare no sinal vermelho, determine a energia que deve ser dissipada por atrito nos freios.
Passo 1
O enunciado nos dá um automóvel de massa
que trafega a
no topo de uma colina de altura
em relação ao sinal. Ao parar, toda a energia mecânica (cinética mais potencial) é dissipada por atrito nos freios. Vamos usar o princípio da conservação de energia, onde o trabalho da força de atrito
é igual à variação da energia mecânica do carro:
como o carro pára no nível do sinal com velocidade zero e energia potencial zero nesse referencial.
Passo 2
Primeiro convertemos a velocidade inicial para o SI:
A energia cinética inicial é
Passo 3
A energia potencial gravitacional inicial (em relação ao nível do sinal) é
Passo 4
A energia total que deve ser dissipada pelos freios é a soma de
e
:
Resposta
A energia que deve ser dissipada por atrito nos freios é aproximadamente