Física 1 - UFF; P1 de 2019.2
15 - Um carro passa com velocidade constante por uma colina circular e por um vale circular de mesmo raio. No alto da colina, a força normal exercida sobre o motorista pelo assento do carro é zero. A massa do motorista é de . Qual é o modulo da força normal exercida pelo assento sobre o motorista quando o carro passa pelo fundo do vale?
A)
B)
C)
D)
E)
Passo 1
Bem, antes de tudo, vamos desenhar o diagrama de forças no nosso carrinho para entendermos melhor o que está acontecendo, bora lá?
Ora, sabemos que a velocidade que o carro está dirigindo é o suficiente para leva-lo até a colina e quando ele chega lá, a força normal do carro sobre ele é . Dessa forma, a força centrípeta deve ser igual a força peso somente:
Como o senhor tem considerando a gravidade , a força peso é de:
Beleza, essa é a força centrípeta na colina, vamos agora determinar o valor da força centrípeta no vale ()!
Passo 2
Bem, sabemos que a equação que nos dá o módulo da força centrípeta é sempre dada por:
Como tanto a massa, como a velocidade e o raio são as mesmas para a colina e para o vale, podemos concluir que a força centrípeta vai continuar a mesma coisa no vale:
Agora, vem uma pergunta, como é a força normal no vale? Para isso, vamos completar o nosso diagrama de forças anterior, mas considerando o carrinho no vale, agora:
Veja que agora, além da força peso, temos a força normal (inclusive é ela que queremos determinar). Nesse caso, onde temos a participação da força normal, a força centrípeta é dada por...
Isolando a força normal...
Ora, sabemos quem é a Força centrípeta assim como a força peso (), então...
Ou seja...
Resposta
Letra B.