Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 97
Ciclismo. Para uma bicicleta de competição, o coeficiente de arraste é 1,0, a área frontal é igual a 0,463 m2, e o coeficiente de atrito de rolamento é igual a 0,0045. Uma ciclista possui massa de 50,0 kg, e sua bicicleta possui massa de 12,0 kg.
a) Para manter uma velocidade de 12,0 m/s em uma estrada horizontal, qual deve ser a potência fornecida pela ciclista para a roda traseira?
b) Durante uma corrida, a mesma ciclista usa outra bicicleta com coeficiente de atrito de rolamento igual a 0,0030 e massa de 9,0 kg. Ela também se curva para baixo, reduzindo seu coeficiente de arraste para 0,88 e sua área frontal para 0,366 m2. Qual deve ser a potência fornecida pela ciclista para a roda traseira manter uma velocidade de 12,0 m/s?
c) Para a situação descrita na parte (b), qual é a potência necessária para manter uma velocidade de 6,0 m/s? Note a grande queda de potência necessária quando a velocidade se reduz somente à metade.
Passo 1
Para todas as alternativas da questão faremos o mesmo cálculo, mudando apenas os valores.
Usando uma das definições de potência, podemos dizer que:
Relacionando essas 3 equações, teremos:
Como há duas força atuantes, teremos que encontrar a força total, que será a força do ar somado com a força de atrtito:
Agora vamos achar a força total para posteriormente encontrar a potência!
Passo 2
Calculando...
Para a letra A:
Passo 3
Para a letra B:
Como a massa total será da bicicleta de 9kg e da menina, teremos m=59kg.
Passo 4
Para a letra C:
Finalmente chegamos em:
Prontinho!
Resposta
Letra A: A potência é igual a 512,8 Watts.
Letra B: A potência é igual a 355 Watts.
Letra C: A potência é igual a 52,14 Watts.