Questão 20 (3º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2014

a) O ar atmosférico oferece uma resistência significativa ao movimento dos automóveis. Suponha que um determinado automóvel movido a gasolina, trafegando em linha reta a uma velocidade constante de v = 72\text{ km/h} com relação ao ar, seja submetido a uma força de atrito de F_{\text{ar}} = 380\text{ N}. Em uma viagem de uma hora, aproximadamente quantos litros de gasolina serão consumidos somente para “vencer” o atrito imposto pelo ar?

Dados: calor de combustão da gasolina: 35\text{ MJ/l}. Rendimento do motor a gasolina: 30\%.

b) A má calibração dos pneus é outro fator que gera gasto extra de combustível. Isso porque o rolamento é real e a baixa pressão aumenta a superfície de contato entre o solo e o pneu. Como consequência, o ponto efetivo da aplicação da força normal de módulo N não está verticalmente abaixo do eixo de rotação da roda (ponto O) e sim ligeiramente deslocado para a frente a uma distância d, como indica a figura ao lado. As forças que atuam sobre a roda não tracionada são: força \vec{F}, que leva a roda para a frente, força peso \vec{P}, força de atrito estático \vec{F}_{\text{at}} e força normal \vec{N}. Para uma velocidade de translação \vec{V} constante, o torque em relação ao ponto O, resultante das forças de atrito estático \vec{F}_{\text{at}} e normal \vec{N}, deve ser nulo. Sendo R = 30\text{ cm}, d = 0{,}3\text{ cm} e N = 2.500\text{ N}, calcule o módulo da força de atrito estático F_{\text{at}}.