Unesc - 2024
Durante a aquaplanagem, a capacidade de um veículo manter o controle e a tração na pista é significativamente reduzida. Qual dos seguintes princípios físicos explica melhor a redução da força de atrito entre os pneus do veículo e a superfície da estrada, contribuindo diretamente para o fenômeno da aquaplanagem?
(A) A Lei da Gravidade, que aumenta a pressão do veículo sobre a camada de água, intensificando o fenômeno.
(B) A Terceira Lei de Newton, onde a ação da roda empurrando a água para trás produz uma reação que empurra o veículo para frente.
(C) O Princípio de Bernoulli, onde a velocidade aumentada do fluxo de água sob o pneu reduz a pressão, elevando o veículo.
(D) A Lei de Coulomb, que descreve a força de atrito estático entre os pneus e a superfície da estrada, independente da presença de água.

Passo 1

O enunciado trata do fenômeno da aquaplanagem, em que uma lâmina de água entre o pneu e o asfalto faz cair a força de atrito e faz o pneu “flutuar”. O conteúdo principal é mecânica dos fluidos—mais especificamente, o efeito de uma camada de água em alta velocidade sob o pneu—andaremos pelo conceito de pressão hidráulica e suas consequências na força de atrito.

Passo 2

Vamos analisar as alternativas:
  • (A) A Lei da Gravidade explica o peso, mas não o aumento da pressão do veículo sobre a água nem a origem da redução de atrito.
  • (B) A Terceira Lei de Newton fala de ação e reação, mas isso descreve propulsão, não a perda de atrito pela presença de água.
  • (D) A Lei de Coulomb define a força de atrito estático como F_{\text{atrito}}=\mu N, mas não explica por que o normal N diminui quando há água entre pneu e estrada.

Passo 3

A explicação física mais adequada é o Princípio de Bernoulli, que diz que, para um fluido incompressível em escoamento estacionário,
p + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g h = \text{constante}.
Aqui, se a velocidade v da água sob o pneu aumenta, a pressão p nessa região diminui.

Passo 4

Com a pressão sob o pneu reduzida, o apoio normal N do veículo sobre a estrada cai. Como a força de atrito estático vale
F_{\text{atrito}} = \mu N,
uma menor N leva a um F_{\text{atrito}} menor, fazendo o pneu perder aderência e ocorrer a aquaplanagem.

Resposta

(C) O Princípio de Bernoulli, onde a velocidade aumentada do fluxo de água sob o pneu reduz a pressão, elevando o veículo.

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