O coeficiente de atrito estático entre o assoalho horizontal da carroçaria de um caminhão e uma caixa pousada sobre ele é de 0,30 . O caminhão está trafegando a
sobre uma estrada horizontal. Qual a menor distância de frenagem do caminhão para a qual a caixa não escorrega sobre o assoalho?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de física juntos! A gente tem um caminhão que está andando a 80 km/h numa estrada horizontal, e tem uma caixa parada no assoalho do caminhão. O exercício quer saber qual é a menor distância que o caminhão precisa frear para que a caixa não deslize. Para isso, vamos usar conceitos de atrito estático e movimento retilíneo uniformemente variado.
Passo 2
Primeiro, vamos transformar a velocidade do caminhão de quilômetros por hora para metros por segundo, porque assim fica mais fácil de trabalhar com as unidades no cálculo. A fórmula para converter é:
Então, a velocidade inicial do caminhão é aproximadamente 22,22 m/s.
Passo 3
Agora, vamos determinar a desaceleração máxima que o caminhão pode ter sem que a caixa deslize. Isso depende do coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho, que é 0,30, e da aceleração da gravidade, que é aproximadamente 9,81 m/s². A fórmula para a força de atrito estático máxima é:
Como estamos interessados na aceleração, a desaceleração máxima
que o caminhão pode ter sem que a caixa deslize é:
Então, a desaceleração máxima é aproximadamente 2,94 m/s².
Passo 4
Com a velocidade inicial e a desaceleração máxima, podemos usar a equação do movimento retilíneo uniformemente variado para encontrar a distância de frenagem
:
Como o caminhão vai parar, a velocidade final
é 0. Então, rearranjando a fórmula para encontrar
:
Resposta
A menor distância de frenagem do caminhão para que a caixa não escorregue sobre o assoalho é de aproximadamente 84 metros.