Porque um automóvel tende a sair tangente à curva em alta velocidade?
Passo 1
Resumindo o enunciado: queremos entender por que um automóvel, ao fazer uma curva em alta velocidade, tende a “escapar” da trajetória curva e seguir em linha reta tangente à curva. O conteúdo aqui é Dinâmica do Movimento Circular, envolvendo a lei da inércia de Newton e o conceito de força centrípeta.
Passo 2
Segundo a primeira lei de Newton, um corpo mantém seu estado de movimento retilíneo e uniforme a menos que uma força resultante atue sobre ele. Num movimento circular, o vetor velocidade está sempre tangente à trajetória. Para que o carro faça a curva, é necessário haver uma força resultante dirigida para o centro da curva: é a força centrípeta.
Passo 3
A força centrípeta necessária para manter o carro em curva de raio
a uma velocidade
vale
onde
é a massa do carro. Essa força é fornecida principalmente pela força de atrito entre os pneus e o asfalto.
Passo 4
A força de atrito máxima disponível é
com
coeficiente de atrito pneus-pavimento e
aceleração da gravidade. Se a velocidade for tal que
ou seja,
o atrito não consegue fornecer a força centrípeta exigida.
Passo 5
Quando não há força centrípeta suficiente, a resultante das forças longitudinais e transversais é praticamente nula na direção radial. Pela lei da inércia, o automóvel então mantém seu vetor velocidade inicial, que é tangente à curva, e “sai” dessa trajetória curva.
Resposta
O automóvel tende a sair tangente à curva em alta velocidade porque, ao aumentar
, a força centrípeta necessária (
) ultrapassa a força de atrito disponível (
). Sem essa força inward, prevalece a inércia e o carro segue em linha reta na direção tangente à curva.