Para um veículo em movimento em estrada retilínea e horizontal, com velocidade constante, sabemos que atuam sobre ele, entre outras forças, as forças seguintes:
força de resistência do ar;
uma força de atrito horizontal que é equivalente, em efeitos, a uma resultante das forças de atrito nos componentes móveis do veículo.
Representar as forças que agem no sistema e determinar as relações quantitativas entre essas forças.
força de resistência do ar;
uma força de atrito horizontal que é equivalente, em efeitos, a uma resultante das forças de atrito nos componentes móveis do veículo.
Passo 1
O enunciado descreve um veículo que se desloca com velocidade constante em estrada retilínea e horizontal. O conteúdo da matéria envolve Dinâmica de Translação e Equilíbrio de Forças (Primeira Lei de Newton). Para resolver, vamos identificar todas as forças que atuam, traçar o Diagrama de Corpo Livre (DCL) e aplicar as condições de equilíbrio para extrair as relações entre elas.
Passo 2
As forças que atuam no veículo são:
- o peso, que é a força gravitacional
, apontando para baixo; - a força normal do chão
, apontando para cima; - a força de tração (ou propulsão)
, apontando para a frente, fornecida pelo motor às rodas; - a força de resistência do ar
, apontando para trás; - a força de atrito nos componentes móveis
, também apontando para trás.
Passo 3
No DCL adotamos eixos
horizontal (positiva para a frente) e
vertical (positiva para cima). As forças ficam dispostas assim:
— Sobre o eixo :
para cima e
para baixo.
— Sobre o eixo :
para frente e
,
para trás.
— Sobre o eixo
— Sobre o eixo
Passo 4
Como a velocidade é constante, o veículo está em equilíbrio dinâmico e as somas das componentes de força em cada direção valem zero:
Passo 5
Das equações de equilíbrio seguem-se as duas relações quantitativas fundamentais:
Resposta
As principais relações entre as forças são: