Duas bicicletas são equipadas com freios de diferentes tecnologias. Uma delas tem a rotação do pneu reduzida pela ação da força de atrito entre uma pastilha de freio e o aro, próximo ao pneu. Na outra, o freio faz a pastilha realizar força de atrito em um disco concêntrico ao pneu, mas com diâmetro muito pequeno em relação ao aro. Supondo que a força de atrito seja de mesma intensidade nos dois sistemas, é correto afirmar que o torque sobre o aro, τaro, e sobre o disco, τdisco, tenham a seguinte relação
A τaro > τdisco > 0.
B τaro < τdisco < 0.
C τaro = τdisco > 0.
D τdisco > τaro > 0.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre duas bicicletas com freios de tecnologias diferentes e quer saber qual é a relação entre os torques aplicados no aro e no disco de cada freio. A matéria envolvida aqui é Física, mais especificamente o conceito de torque e força de atrito. Para resolver, vamos precisar entender como o torque é calculado e como a força de atrito age em diferentes pontos das bicicletas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é torque. Torque é uma medida de quão eficaz uma força é para girar um objeto em torno de um ponto. A fórmula do torque ( tau) é:
tau = r times F
Onde:
  • r é a distância do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação.
  • F é a força aplicada.
No caso das bicicletas, a força de atrito é aplicada pelo freio, mas a distância ( r) onde essa força atua é diferente em cada sistema.

Passo 3

Vamos analisar cada freio:
  1. Freio no aro: A força de atrito é aplicada próximo ao pneu, ou seja, a uma distância maior do eixo de rotação.
  2. Freio no disco: A força de atrito é aplicada em um disco com diâmetro menor em relação ao aro, ou seja, a uma distância menor do eixo de rotação.

Passo 4

Como a força de atrito ( F) é a mesma nos dois sistemas, o torque ( tau) depende diretamente da distância ( r). Portanto:
  • Torque no aro ( tauaro): tauaro = raro times F
  • Torque no disco ( taudisco): taudisco = rdisco times F
Como raro > rdisco, então tauaro > taudisco.

Passo 5

Além disso, o torque é positivo porque está ajudando a reduzir a rotação do pneu, ou seja, está no sentido de aplicação correta para frear a bicicleta.

Resposta

A relação correta é:
A) tauaro > taudisco > 0.

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