Enunciado

Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 5.9 - Ex. 30

Um carro que pesa está se movendo a quando os freios são aplicados, fazendo o carro parar depois de percorrer . Supondo que a força aplicada pelo freio é constante, determine (a) o módulo da força e (b) o tempo necessário para o carro parar. Se a velocidade inicial é multiplicada por dois e o carro experimenta a mesma força durante a frenagem, por que fatores são multiplicados (c) a distância até o carro parar e (d) o tempo necessário para o carro parar? (Isto poderia ser uma lição sobre o perigo de dirigir em altas velocidades.)

Passo 1

Show de bolinhas galera, esse é um problema em que podemos relacionar a aceleração à força resultante que age sobre o carro através da segunda lei de Newton:

Como o movimento ocorre apenas ao longo de uma direção, que podemos determiná-la como sendo o nosso eixo , nós podemos semplicar as contas e as notações escrevendo a segunda lei de Newton apenas para a componente , tal que:

O problema nos dá o peso do carro (), a velocidade inicial do carro (), a velocidade final () e a distância percorrida até parar ().

Lembrando sempre que precisamos ficar atentos com as unidades do problema. Neste caso, em especial, iremos fazer a conversão da unidade da velocidade de para .

Logo:

Passo 2

Como sabemos a velocidade inicial, velocidade final e o deslocamento, podemos aplicar a equação de Torricelli direto para determinar a aceleração:

Substituindo os valores:

Isolando :

Passo 3

Agora, aplicaremos a segunda lei de Newton para determinar o módulo da força que atua sobre o carro até ele parar:

Como o enunciado nos deu o peso do carro e não a massa, precisamos lembrar que para determinar a massa do carro, basta dividirmos o peso pela gravidade, assim: