Exercícios Resolvidos de Força Centrípeta

Um carro viaja com velocidade constante em uma pista circular horizontal. No diagrama abaixo, F a i r é a força de resistência do ar sobre o carro. Qual das outras forças mostradas melhor representa a força horizontal da pista sobre os pneus do carro?

A. F A

B. F B

C. F C

D. F D

E. F E

Passo 1

O problema diz o carro percorre uma trajetória circular com velocidade constante, ou seja, ele realiza um movimento circular uniforme.

Vamos dividir as forças na direção radial e tangencial...

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Passo 2

Direção radial:

Para um corpo realizar uma trajetória circular, ele deve ter uma componente de sua aceleração apontando para o centro da trajetória sempre com um valor correspondente à força centrípeta.

Então há uma força F A apontando radialmente para o centro.

Mas essa é a única força atuando além da F a i r ?

Passo 3

Direção tangencial:

Para o carro seguir com módulo da velocidade constante, ele não deve ter nenhuma aceleração tangencial, e para isso, a força tangencial resultante deve ser nula...

Porém, já existe uma força de resistência do ar F a i r agindo tangencialmente contra o movimento, o que causaria uma componente de aceleração tangencial “para trás”.

Dessa forma, para que o carro possa manter sua velocidade constante, deve existir alguma força também tangencial apontando “para frente” afim de anular a ação da F a i r .

Portanto, há uma componente de força tangencial apontando no sentido da velocidade do carro F C .

Passo 4

Como temos uma componente radial F A e uma componente tangencial F C , sua soma vetorial será:

F → A + F → C = F → B

Então a força resultante além de F a i r , que é a força agindo sobre os pneus do carro tem a direção de F → B .

Ficamos com a letra B.

Resposta

Letra B.

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