PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 92 (CFS 2) da EEAR 2022
– Uma bicicleta possui uma coroa com 42 dentes interligada por meio de uma corrente a um sistema de marchas que permite selecionar uma entre 6 catracas. A catraca menor tem 14 dentes e a maior 21 dentes e são todas concêntricas ao eixo da roda traseira, e o conjunto roda-pneu traseiro tem diâmetro externo de 60 cm, conforme o desenho a seguir com as referidas partes da bicicleta.
Em uma trajetória retilínea e horizontal, sem haver deslizamento entre os pneus e o piso, para que a bicicleta, mantenha a velocidade de 38{,}88\text{ km/h}, o ciclista ao selecionar a marcha com a maior razão entre os números de dentes da coroa e da catraca, terá que girar a coroa (por meio dos pedais) em uma frequência de ___ voltas por segundo.

- A1,0
- B2,0
- C3,0
- D4,0
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Resolução comentada
A velocidade da bicicleta é a velocidade de um ponto da borda da roda traseira, pois não há deslizamento. A catraca gira junto com a roda, então as duas têm a mesma frequência. A corrente liga a coroa à catraca, e os dentes que passam por ela são os mesmos nas duas peças: f_{coroa}\cdot N_{coroa}=f_{catraca}\cdot N_{catraca}.
-
Velocidade em m/s: v=\dfrac{38{,}88}{3{,}6}=10{,}8\ \text{m/s}.
-
Frequência da roda: v=2\pi R f_{roda}, com R=0{,}30\ \text{m} e \pi=3{,}0:
f_{roda}=\frac{10{,}8}{2\cdot 3\cdot 0{,}30}=\frac{10{,}8}{1{,}8}=6{,}0\ \text{Hz} -
A maior razão entre dentes da coroa e da catraca ocorre com a menor catraca (14 dentes): \dfrac{42}{14}=3.
-
Relação entre as frequências:
f_{coroa}\cdot 42=f_{catraca}\cdot 14 \Rightarrow f_{coroa}=6{,}0\cdot\frac{14}{42}=2{,}0\ \text{voltas/s}
Cada volta da coroa faz a roda dar 3 voltas, então para 6 voltas por segundo da roda basta 2 voltas por segundo nos pedais.
Alternativa B.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ausaria a catraca de 21 dentes (razão 2), o que daria 3 Hz, ou erra a razão; não corresponde à maior razão pedida.
- Cconfunde a razão 42/14 = 3 com a frequência da coroa, sem dividir a frequência da roda por ela.
- Dresulta de erro de conta na frequência da roda ou de usar a razão invertida de forma incorreta.
Assunto: Movimento circular uniforme e transmissão de movimento.
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Fonte: EEAR 2022 · CFS 2. Prova oficial ↗