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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 5 (Física) do ITA 2017

Física · Física: Atrito e resistência do ar

Texto-base das questões 01 a 20 · Física

Calor específico da água: 1{,}0\text{ cal/g.K}. Conversão de unidade: 1{,}0\text{ cal} = 4{,}2\text{ J}. Massa específica da água: 1\text{g/cm}^3. Massa da Terra: 6{,}0 \times 10^{24}\text{kg}. Raio da Terra: 6{,}4 \times 10^6\text{m}. Constante de Boltzman: k_B = 1{,}4 \times 10^{-23}\text{J/K}. Constante dos gases: R = 8{,}3\text{ J/mol.K}. Massa atômica de alguns elementos químicos: \text{M}_\text{C} = 12\text{ u}, \text{M}_\text{O} = 16\text{ u}, \text{M}_\text{N} = 14\text{ u}, \text{M}_{\text{Ar}} = 40\text{ u}, \text{M}_{\text{Ne}} = 20\text{ u}, \text{M}_{\text{He}} = 4\text{ u}. Velocidade do som no ar: 340\text{ m/s}. Massa específica do mercúrio: 13{,}6\text{ g/cm}^3. Permeabilidade magnética do vácuo: 4\pi \times 10^{-7}\text{ Tm/A}. Constante de Gravitação universal G = 6{,}7 \times 10^{-11}m^3/\text{kg.s}^2.

Considere um automóvel com tração dianteira movendo-se aceleradamente para a frente. As rodas dianteiras e traseiras sofrem forças de atrito respectivamente para:

  1. A
    frente e frente.
  2. B
    frente e trás.
  3. C
    trás e frente.
  4. D
    trás e trás.
  5. E
    frente e não sofrem atrito.
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Resolução comentada

Quando uma roda gira sem escorregar sobre o solo, a força de atrito é estático e o sentido dela depende de a roda ser motora (tracionada pelo motor) ou não.

Rodas dianteiras (motoras): o motor aplica um torque que faz a roda girar. Se não houvesse atrito, a roda patinaria e o ponto de contato empurraria o chão para trás. O atrito estático se opõe a esse deslizamento: o chão empurra a roda para a frente. Essa é a força que acelera o carro. Logo, o atrito nas rodas dianteiras aponta para a frente.

Rodas traseiras (não motoras): elas não recebem torque do motor. São puxadas para a frente pelo restante do carro e, por isso, tendem a girar mais devagar do que o necessário para rolar sem deslizar; o ponto de contato tenderia a escorregar para a frente em relação ao chão. O atrito estático se opõe a isso e aponta para trás. Ele é o que faz as rodas traseiras girarem, pois fornece o torque que as põe em rotação.

Conclusão: dianteiras com atrito para a frente e traseiras com atrito para trás. O atrito resultante nas quatro rodas aponta para a frente e é a força externa que acelera o carro (a resistência do ar é desprezada).

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem pensa que o atrito sempre "ajuda" o movimento, esquecendo que na roda livre ele é contrário ao movimento do carro.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aignora que a roda traseira, não motora, é arrastada e sofre atrito contrário ao movimento do carro.
  • Cinverte os sentidos: o atrito na roda motora aponta para a frente, não para trás.
  • Dcoloca atrito para trás também na roda motora, o que impediria o carro de acelerar para a frente.
  • Eas rodas traseiras também têm atrito estático com o solo; o que muda é que elas não são motoras.

Assuntos: Atrito e resistência do ar, Leis de Newton e aplicações.

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Ver como caiu na prova Questão 5 no caderno Física do ITA 2017

Fonte: ITA 2017 · Física. Prova oficial ↗