Um motorista e seu carro perfazem uma massa de 2400 kg . Movimentando-se em uma estrada retilínea e horizontal, em determinado instante, o motorista aplica os freios durante 20 s , parando em um semáforo fechado. Sendo a força de frenagem aplicada igual a 480N, assinale o que for correto.
  1. A aceleração aplicada ao carro, através dos freios, tem módulo igual a 2.10^-1 ms^-1
  2. O módulo da velocidade do carro, no instante em que foi iniciada a frenagem, era de 4 ms^-1.
  3. A distância percorrida pelo carro durante a frenagem foi de 40 m .
  4. O trabalho executado sobre o carro pela força de frenagem foi de 4800 J , enquanto que o trabalho da força peso foi nulo.

Passo 1

Beleza, então o problema diz que um carro mais motorista têm massa total de 2400 kg e que, ao frear durante 20 s com uma força de frenagem de 480 N, o carro para. A gente precisa usar conceitos de física de:
  • Cinemática (relação entre aceleração, velocidade e tempo)
  • Segunda lei de Newton (força e aceleração)
  • Equações do movimento uniformemente acelerado
  • Trabalho de uma força

Passo 2

Calcular a aceleração provocada pela força de frenagem.
Pela segunda lei de Newton, a = Fm = 4802400 = 0,2;m/s^2. Aqui a força aponta contrária ao movimento, então a aceleração é negativa (é uma desaceleração), mas a gente costuma falar em módulo.
Ou seja, o módulo de é .

Passo 3

Descobrir a velocidade inicial do carro no momento em que começou a frear.
Como ele parte de v = v0 + a,t e para em 0 = v0 - 0,2times20 implies v0 = 0,2times20 = 4;m/s após s, usamos a equação
Isolando :

Passo 4

Calcular a distância percorrida durante a frenagem.
Usamos a fórmula do deslocamento em movimento uniformemente variado:
s = v0,t + tfrac12,a,t^2
Substituindo s = 4times20 + tfrac12times(-0,2)times20^2, s = 80 - 0,1times400 = 80 - 40 = 40;m e :

Passo 5

Avaliar o trabalho realizado pela força de frenagem e pela força peso.
  • Trabalho da força de frenagem . (Negativo porque a força age contra o sentido do deslocamento.)
  • Trabalho da força peso em terreno horizontal é zero, já que não há deslocamento vertical.

Resposta

As afirmativas corretas são 1), 2) e 3). A afirmativa 4) está incorreta (o trabalho de frenagem é J, não 4800 J, embora o trabalho da força peso seja realmente nulo).

Exercícios relacionados