Um carro de 1600 kg se move com uma velocidade de 72 km/h quando se depara com um caminhão trafegando com menor velocidade. Com a intenção de ultrapassá-lo, o motorista aumenta sua velocidade para 108 km/h, acelerando uniformemente durante 10 segundos. Qual é a força resultante que atua sobre o carro que o permite alterar sua velocidade? Despreze forças dissipativas.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está nos pedindo. Temos um carro com massa de 1600 kg que está se movendo a 72 km/h. O motorista decide acelerar para 108 km/h em 10 segundos para ultrapassar um caminhão mais lento. Queremos descobrir qual é a força resultante que está agindo sobre o carro para causar essa mudança de velocidade. Para resolver isso, vamos precisar dos conceitos de velocidade, aceleração e a segunda lei de Newton.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as velocidades de km/h para m/s, porque na física usamos o metro por segundo (m/s) para trabalhar com unidades consistentes.
Sabemos que:
Então:
- Velocidade inicial (
):
- Velocidade final (
):
Passo 3
Agora, vamos calcular a aceleração do carro. A aceleração (
) é a mudança na velocidade dividida pelo tempo que levou para essa mudança acontecer. A fórmula é:
Onde:
Então:
Passo 4
Com a aceleração calculada, podemos aplicar a segunda lei de Newton para encontrar a força resultante (
). A segunda lei de Newton diz que:
Onde:
Então:
Resposta
A força resultante que atua sobre o carro é de 1600 N.