Enunciado

Um caminhão está puxando um carro em uma estrada horizontal, usando uma corda horizontal. O carro está em ponto morto, de modo que podemos assumir que não há atrito significativo entre os pneus e a estrada. Considerando que o caminhão aumenta a velocidade para níveis de estrada, desenhe um diagrama de corpo livre para

  1. O carro e
  2. O caminhão
  3. Qual força acelera esse sistema para frente? Explique como essa força se origina.

Passo 1

Eaee, belezinha?? Bom... o enunciado nos diz que um caminhão está puxando um carro em uma estrada horizontal, usando uma corda horizontal.

O carro está em ponto morto, de modo que podemos assumir que não há atrito significativo entre os pneus e a estrada.

Queremos construir um diagrama de corpo livre para o carro e para o caminhão sabendo que o caminhão aumenta a velocidade para níveis de estrada.

Em outras palavras, devemos analisar tooodas as forças em todas as direções que estão atuando nos dois veículos.

Com isso, devemos calcular a força que acelera o sistema para frente... algo que será possível depois que analisarmos os diagramas de corpos livres!!

Agora bora lá!! 😉

Passo 2

Temos de levar em conta todas as forças que agem sobre esse sistema...

Vamos começar pela força normal N → em azul (perpendicular à superfície de contato, apontando para cima; é reação ao contato com o solo) e o peso P → em verde (vertical para baixo, exercida pela Terra).

Embora eles não formem par ação reação, seu módulo é o mesmo e são de sentidos opostos.

Temos também a força que o caminhão faz no carro, quando o puxa.

Essa força tem mesmo módulo e sentido contrário que a força que o carro faz no caminhão. Elas estão representadas em vermelho e formam um par ação reação.

A força em roxo representada no desenho é a força que move todo sistema para frente. É a força que a estrada faz nos pneus e tem mesmo módulo e sentido contrário da força que os pneus fazem na estrada.

Os pneus empurram a estrada para trás, equanto a estrada empurra os pneus para frente. E é essa força que acelera esse sistema.

Abaixo fiz um desenho esquematizando a situação:

Passo 3

Agora olhando apenas para o carro, podemos contruir o diagrama de corpo livre:

Em azul é a força normal N → , em verde a força gravitacional P → e em vermelho temos a força de tensão T → que o caminhão exerce no carro.

Passo 4

Olhando apenas para o caminhão temos:

Em azul é a força normal N → , em verde a força gravitacional P → , em vermelho temos a força de tensão que o carro exerce no caminhão T → e por fim em roxo temos a força de atrito f → a t que é a responsável por acelerar o sistema.

Passo 5

Assim já respondemos a letra c ) , temos a força de atrito f → a t que é a responsável por acelerar o sistema.

Como mencionado anteriormente, os pneus empurram a estrada para trás, equanto a estrada empurra os pneus para frente.

Resposta

a )

                                                                                                                                            b )

c )   a   f o r ç a   d e   a t r i t o   f → a t   e n t r e   o s   p n e u s   e   a   e s t r a d a   é   r e s p o n s á v e l   p o r   a c e l e r a r   o   s i s t e m a

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