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.

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:
Fc = m v^2r
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:
Fatrito = mu cdot Fn
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 m v^2r <= mu cdot m g deve ser menor ou igual ao atrito disponível v^2 <= mu cdot g cdot r . 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.

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