(Uepg 2021) 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 480 N , assinale o que for correto.
  1. A aceleração aplicada ao carro, através dos freios, tem módulo igual a 2 \times 10^{-1} \mathrm{~m} / \mathrm{s}^{2}.
  2. O módulo da velocidade do carro, no instante em que foi iniciada a frenagem, era de 4 \mathrm{~m} / \mathrm{s}.
  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 -1,92 \times 10^{4} \mathrm{~J}, enquanto que o trabalho da força peso foi nulo.

Passo 1

O enunciado trata de um carro de massa m=2400,kg que recebe uma força de frenagem constante F=480,N em uma estrada horizontal durante t=20,s até parar. Vamos usar a segunda lei de Newton para achar a aceleração, as equações do movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) para velocidade inicial e distância, e a definição de trabalho para verificar o enunciado.

Passo 2

Pela segunda lei de Newton, a força resultante sobre o carro é
\sum F = m\,a \quad\Longrightarrow\quad a = \frac{F}{m} = \frac{480}{2400} = 0{,}2\\ \mathrm{m/s^2}.
Como a força de frenagem se opõe ao movimento, trata-se de uma desaceleração de módulo 0{,}2,m/s ^2. Portanto, a afirmativa 01 está correta.

Passo 3

Na frenagem o carro vai de velocidade inicial v_0 até v=0 em t=20,s. Em MRUV temos
v = v_0 - a\,t = 0 \quad\Longrightarrow\quad v_0 = a\,t = 0{,}2 \times 20 = 4\\ \mathrm{m/s}.
Logo, a afirmativa 02 também está correta.

Passo 4

A distância percorrida durante a frenagem é dada por
s = v_0\,t - \tfrac12\,a\,t^2 = 4 \times 20 - \tfrac12 \times 0{,}2 \times (20)^2 = 80 - 40 = 40\\ \mathrm{m}.
Assim, a afirmativa 04 está correta.

Passo 5

O trabalho da força de frenagem, que age contra o deslocamento, é
W_{\text{freio}} = F\,( - s) = -480 \times 40 = -1{,}92\times 10^4\\ \mathrm{J}.
A força peso é vertical, o deslocamento é horizontal, logo
W_{\text{peso}} = 0.
Portanto, a afirmativa 08 está correta.

Resposta

01, 02, 04 e 08 estão corretas.

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