Qual é o papel do atrito na determinação do limite de velocidade? O atrito ajuda ou impede os carros de se moverem ao longo do círculo?

Passo 1

Para que um carro faça movimento circular uniforme, é necessário um “empurrão” em direção ao centro do círculo que mantenha a trajetória curva. Esse empurrão é a força centrípeta, cujo valor é
F_c = \frac{m v^2}{r},
onde m é a massa do carro, v é a velocidade e r é o raio da curva.

Passo 2

O atrito estático entre os pneus e a pista fornece justamente essa força centrípeta, até um limite máximo dado por
F_{\text{at,max}} = \mu_s m g,
sendo \mu_s o coeficiente de atrito estático e g a aceleração da gravidade. Enquanto F_c \le F_{\text{at,max}}, o carro consegue curvar sem derrapar.

Passo 3

Igualando a força centrípeta máxima ao atrito máximo, obtemos a velocidade limite antes do deslizamento:
\frac{m v_{\max}^2}{r} = \mu_s m g \quad\Longrightarrow\quad v_{\max} = \sqrt{\mu_s g r}.
Note que acima dessa velocidade o atrito não consegue mais fornecer força suficiente e o carro derrapa para fora da curva.

Resposta

O atrito ajuda o carro a fazer a curva, pois fornece a força centrípeta necessária. Porém ele também impõe um limite de velocidade: se o carro for mais rápido do que
v_{\max} = \sqrt{\mu_s g r},
o atrito deixa de ser suficiente e o veículo desliza, perdendo a trajetória circular.

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