Um veículo de massa toneladas estava se deslocando em linha reta com uma velocidade . Neste instante, o motorista pisa no freio e o veículo para, numa distância igual a 60 m . Supondo que a ação dos freios produza uma força de atrito constante, calcule: o trabalho realizado pela força de atrito;

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um carro de 3 toneladas que está indo numa velocidade de 40 metros por segundo e, de repente, o motorista freia. O carro para depois de 60 metros. A gente precisa calcular o trabalho que a força de atrito dos freios realizou para parar o carro. Vamos precisar usar conceitos de física sobre trabalho e força, e umas fórmulas de movimento.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é trabalho na física. Trabalho é uma medida de energia transferida quando uma força é aplicada sobre um objeto e ele se desloca na direção dessa força. A fórmula do trabalho é:
Onde:
  • é o trabalho
  • é a força aplicada
  • é a distância
  • é o ângulo entre a força e a direção do movimento
No nosso caso, a força de atrito dos freios está na direção oposta ao movimento, então e .

Passo 3

Precisamos encontrar a força de atrito ( ) que fez o carro parar. Para isso, vamos usar a segunda lei de Newton e as equações do movimento uniformemente acelerado.
Primeiro, vamos converter a massa do carro para quilogramas:
Sabemos que a velocidade inicial ( ) é 40 m/s e a velocidade final ( ) é 0 m/s (porque o carro parou). A distância ( ) é 60 metros.
A equação que relaciona essas variáveis é:
Como o carro está desacelerando, a aceleração ( ) será negativa. Vamos reorganizar a equação para encontrar :

Passo 4

Agora que temos a aceleração, vamos usar a segunda lei de Newton para encontrar a força de atrito:
O sinal negativo indica que a força está na direção oposta ao movimento, o que faz sentido porque é uma força de frenagem.

Passo 5

Finalmente, vamos calcular o trabalho realizado pela força de atrito usando a fórmula do trabalho:
Como :

Resposta

O trabalho realizado pela força de atrito foi de 2.400.000 Joules.

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