Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 5.1 - Ex. 29
Estime o menor coeficiente de atrito estático entre os pneus de um automóvel e a pista, necessário para perfazer uma curva para a esquerda em uma esquina urbana, onde o limite superior de rapidez em via reta é de 25 mph. Comente sobre a conveniência de se fazer a curva com esta rapidez.
Passo 1
Para realizar esta estimativa, precisamos determinar um raio de curvatura para o giro do carro em uma interseção normal a pista. Assumindo dimensões razoavelmente normais de 40 pés para a largura da rua, o centro do caminho do carro viaja ao longo de um círculo de, digamos, 30 pés de raio. A força centrípeta líquida é fornecida pela força de atrito estático e a aceleração do carro é igual a essa força líquida dividida pela massa do carro. Finalmente, nós resolvemos para o coeficiente de atrito estático. O diagrama das forças presentes no carro está abaixo:
Passo 2
Somando as forças no eixo x, de acordo com a 2° Lei de Newton, temos:
Sendo que é a força centrípeta, a massa do carro, a velocidade do mesmo e o raio da curva. Como a força centrípeta é dada pela força de atrito estático, então:
Passo 3
Somando as forças no eixo y, de acordo com a 2° Lei de Newton, como o carro não sobe nem desce, temos:
Substituindo na expressão que achamos no passo 2:
Substituindo os valores numéricos: