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.
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 (
) é:
Onde:
-
é a distância do ponto de aplicação da força ao eixo de rotação. -
é a força aplicada.
No caso das bicicletas, a força de atrito é aplicada pelo freio, mas a distância (
) onde essa força atua é diferente em cada sistema.
Passo 3
Vamos analisar cada freio:
- Freio no aro: A força de atrito é aplicada próximo ao pneu, ou seja, a uma distância maior do eixo de rotação.
- 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 (
) é a mesma nos dois sistemas, o torque (
) depende diretamente da distância (
). Portanto:
- Torque no aro (
): - Torque no disco (
):
Como
, então
.
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)
.