Enunciado
Física - Fundamentos de Física - Mecânica Volume 1 - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 6.5 - Ex. 41
Qual é o menor raio de uma curva sem compensação (plana) que permite que um ciclista a faça a curva sem derrapar se o coeficiente de atrito estático entre os pneus e a pista é ?
Passo 1
A resultante centrípeta neste caso é a força de atrito estático máximo, pois vamos considerar que o ciclista esteja na iminência de derrapar para poder determinar o menor raio. Portanto, aplicando a segunda lei de Newton no eixo radial:
Lembrando que:
Além disso, podemos perceber que como não há movimento no eixo na direção do peso e da normal, então há um equilíbrio de forças, assim:
Passo 2
Determinando a força de atrito em função do peso, para isso, vamos substituir a na :
E substituindo na a expressão acima e a , para chegar na nossa expressão final:
Passo 3
Vamos fazer uma correção na unidade da velocidade para que todos os nossos cálculos estejam com unidades no SI, para isso, dividiremos a velocidade dada por para passar de para . Assim:
Passo 4
Por fim, para determinar o valor de vamos isolá-lo e substituir os valores conhecidos na expressão: