Exercícios Resolvidos de Torque

Um ciclista, em uma bicicleta em movimento, aciona o freio traseiro. Assinale a alternativa incorreta:

a) O torque gerado pela força de atrito no pneu traseiro aponta na direção do momento angular do pneu.

b) A força de atrito entre o pneu traseiro e o chão aponta na direção contrária à do movimento.

c) O torque gerado pelo freio é maior, em magnitude, que o torque gerado pela força de atrito entre o pneu e o chão.

d) O torque gerado pelo freio aponta na direção do momento angular do pneu.

e) nenhuma das anteriores.

Passo 1

Vamos primeiro ver o que acontece e depois passar em cada uma das opções, beleuza?

A gente tem essa situação:

Onde a força F → é a força exercida pelo freio.

Calma que eu vou explicando e fazendo essa questão 😉

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Como a roda se desloca para direita, o sentido de rotação é horário, então para freiar a roda a força F → exercida pelo freio tem que realizar um torque na mesma direção mas com sentido oposto à velocidade angular ω .

Pela figura, o vetor ω → aponta na direção entrando na página (pela regra da mão direita), enquanto que o torque exercido pela força F → aponta na direção saindo da página.

Assim a letra (d) está correta.

Passo 3

Beleza, todas as outras opções agora tratam da força de atrito, entre o pneu e o chão.

Primeiro temos que apontar a força de atrito! Como saber a direção? O bizu aqui é dividir as velocidades no ponto de contato, em velocidade de rotação e velocidade translação.

Geralmente no ponto de contato, quando aplicamos a condição de não deslizamento, v = ω R , a velocidade no ponto de contato será nula.

Entretanto quando o movimento é acelerado temos que haverá uma tendência de uma dessas velocidades ser maior. Como a o freio está exercendo um torque sobre a roda, haverá uma tendência da velocidade de rotação ser menor que a velocidade de translação.

Assim a velocidade resultante no ponto de contato vai tender a apontar para direita, assim a força de atrito aponta para esquerda.

Daqui a gente já vê então que a letra (b) é correta também!

Passo 4

Agora que sabemos em que direção aponta a força de atrito temos que pela figura o torque exercido pelo atrito aponta na direção apontando para a página.

Como o vetor de velocidade angular ω → aponta nessa direção também, então a letra (d) está correta também!

Passo 5

Vamos definir como direção positiva de rotação o sentido horário. O torque total será dado por

τ = τ F a t - τ F

Ao acionar o freio a bicicleta tem que desacelerar, ou seja, o torque total tem que ser negativo. Assim

τ < 0 → τ F a t - τ F < 0

τ F a t < τ F

Isso significa que o torque exercido pela força de atrito �� menor, em módulo, do que o torque exercido pelo freio.

Então significa que o item (c) está correto!

Se todos os itens estão corretos então a opção correta é a a letra e!

Resposta

(e)

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