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 é a força exercida pelo freio.
Calma que eu vou explicando e fazendo essa questão 😉
Passo 2
Como a roda se desloca para direita, o sentido de rotação é horário, então para freiar a roda a força exercida pelo freio tem que realizar um torque na mesma direção mas com sentido oposto à velocidade angular .
Pela figura, o vetor aponta na direção entrando na página (pela regra da mão direita), enquanto que o torque exercido pela força 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, , 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 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
Ao acionar o freio a bicicleta tem que desacelerar, ou seja, o torque total tem que ser negativo. Assim
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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