Um carro de 1400 kg viajando a
é parado aplicando os freios. Se o calor específico de aço é
.K, que massa total de aço deve estar contida nos tambores de freio de aço para que a temperatura do freio não suba mais do que
?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Temos um carro de 1400 kg que está viajando a 80 km/h e queremos descobrir quanto aço precisa nos tambores de freio para que a temperatura não suba mais que 120°C. Vamos usar os conceitos de energia cinética e calor específico para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a velocidade do carro de km/h para m/s, porque as unidades precisam estar compatíveis. Sabemos que:
Então,
Passo 3
Agora, vamos calcular a energia cinética (EC) do carro, que é a energia que precisa ser dissipadas pelos freios. A fórmula da energia cinética é:
Onde:
-
(massa do carro) -
(velocidade do carro)
Calculando:
Passo 4
Agora, vamos usar a fórmula do calor absorvido pelos freios para não exceder a temperatura máxima desejada:
Onde:
-
(energia a ser absorvida) -
(calor específico do aço) -
(variação de temperatura)
Queremos encontrar
:
Passo 5
Vamos calcular:
Resposta
São necessários aproximadamente 6.243 kg de aço nos tambores de freio para que a temperatura não suba mais do que 120°C.