QUESTÄO 10 (3,0 pontos)
Um engenheiro está projetando uma curva para uma nova estrada, onde os veículos devem fazer a curva sem derrapar, mesmo em dias de chuva. Sabendo que o coeficiente de atrito entre os pneus e a estrada diminui em condiçōes molhadas, ele precisa considerar a força centripeta para garantir a segurança dos veículos. Qual estratégia ele pode adotar para que os carros façam a curva com segurança?
a. Reduzir o raio da curva, pois isso aumenta a força centrípeta e melhora a aderência.
b. Aumentar o raio da curva, permitindo que os veículos mantenham uma velocidade segura com menor necessidade de forcya centripeta.
c. Projetar a estrada com uma inclinação lateral (curva inclinada) para que a força normal contribua para a força centripeta.
d. Aumentar a velocidade limite para que a força centrípeta seja suficiente para manter os veículos na curva.
e. Diminuir o coeficiente de atrito da superficie para que os pneus tenham maior aderência.
Um engenheiro está projetando uma curva para uma nova estrada, onde os veículos devem fazer a curva sem derrapar, mesmo em dias de chuva. Sabendo que o coeficiente de atrito entre os pneus e a estrada diminui em condiçōes molhadas, ele precisa considerar a força centripeta para garantir a segurança dos veículos. Qual estratégia ele pode adotar para que os carros façam a curva com segurança?
a. Reduzir o raio da curva, pois isso aumenta a força centrípeta e melhora a aderência.
b. Aumentar o raio da curva, permitindo que os veículos mantenham uma velocidade segura com menor necessidade de forcya centripeta.
c. Projetar a estrada com uma inclinação lateral (curva inclinada) para que a força normal contribua para a força centripeta.
d. Aumentar a velocidade limite para que a força centrípeta seja suficiente para manter os veículos na curva.
e. Diminuir o coeficiente de atrito da superficie para que os pneus tenham maior aderência.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre como um engenheiro pode projetar uma curva de estrada para que os carros consigam fazer a curva sem derrapar, mesmo quando está chovendo. A gente vai usar conceitos de força centrípeta e atrito. Precisamos entender como essas forças interagem para garantir a segurança na curva.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é força centrípeta. Ela é a força que mantém o carro fazendo a curva, puxando-o para o centro da trajetória circular. A fórmula para força centrípeta é:
onde:
-
é a massa do carro, -
é a velocidade, -
é o raio da curva.
Passo 3
Agora, o atrito entre os pneus e a estrada é crucial. O atrito máximo que evita o derrapamento é dado por:
onde:
-
é o coeficiente de atrito, -
é a força normal.
Em condições secas, o coeficiente de atrito
é maior do que em condições molhadas. Isso significa que, na chuva, a aderência diminui.
Passo 4
Para que os carros façam a curva sem derrapar, a força centrípeta necessária
deve ser menor ou igual ao atrito disponível
. Ou seja:
Simplificando, temos:
Isso nos mostra que, para uma dada velocidade e coeficiente de atrito, o raio da curva
influencia diretamente na segurança.
Passo 5
Agora, olhando as opções da questão:
- a. Reduzir o raio da curva aumentaria
, o que é ruim porque o atrito já está menor na chuva. - b. Aumentar o raio da curva permite que
diminua, o que é bom. - c. Inclinar a curva cria uma força normal adicional que pode ajudar na força centrípeta.
- d. Aumentar a velocidade vai aumentar
, o que é perigoso. - e. Diminuir o coeficiente de atrito na verdade piora a aderência.
Passo 6
A melhor estratégia é a c. Projetar a estrada com uma inclinação lateral (curva inclinada). Assim, parte da força normal da estrada contribui para a força centrípeta, ajudando os carros a fazerem a curva de forma mais segura mesmo com menor atrito.
Resposta
c. Projetar a estrada com uma inclinação lateral (curva inclinada) para que a força normal contribua para a força centrípeta.