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6. Um carro está movendo-se em um plano horizontal, em linha reta, e seu motorista está pisando no acelerador até o fim. O carro recebe do chão, por causa do atrito, uma força para frente, constante e de intensidade F. A força que se opõe ao movimento e vai limitar a velocidade do carro é a força de resistência do ar cuja intensidade Fr é dada por: Fr = k V2 k = coeficiente aerodinâmico que depende da densidade do ar e da geometria do carro. V = módulo da velocidade do carro.
A força resultante que age no carro tem intensidade FR dada por:
MÓDULO 28 1.a E 2.a LEIS DE NEWTON 1. (OLIMPÍADA PAULISTA DE FÍSICA) – Qual dos seguintes objetos está experimentando uma força resultante direcionada de sul para norte? a) Um objeto que se move para o sul com a sua velocidade aumentando em módulo. b) Um objeto que se move para o norte com sua velocidade diminuindo em módulo. c) Um objeto que se move para o norte com velocidade constante. d) Um objeto instantaneamente em repouso que inicia o movimento com orientação do sul para o norte. e) Um objeto em repouso. RESOLUÇÃO: a)
FR = F – kV2
c) Vlim =
b)
k b) Vlim = ––– F
→
→ Movimento retardado
→
a
a
→
→
→
V → a = 0 (MRU) ⇔ FR = 0
c)
→
d) V = 0
d) Vlim = 3,0 . 108 m/s
→ Movimento acelerado
V
→
F ––– k
→
V → FR
A velocidade máxima que o carro pode atingir (velocidade limite do carro) é dada por: F a) Vlim = ––– k
→ FR
→
→
→
a ⇔ FR
→
e) FR = 0 Resposta: D
e) Vlim = 340 m/s RESOLUÇÃO: A velocidade limite é atingida quando a força resultante FR se anular, isto é, a força de resistência do ar equilibrar a força motriz que o carro recebe do chão por causa do atrito. FR = 0 ⇒ F = kV2lim F V2lim = ––– ⇒ Vlim = k
Resposta: C
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2. Considere um sistema de coordenadas cartesianas triortogonal xyz fixo no solo terrestre com o eixo z vertical.
F ––– k
Um objeto está movendo-se para cima ao longo do eixo z e o módulo de sua velocidade está diminuindo. De posse dessa informação, podemos concluir que a) existe uma única força atuando no objeto na direção do eixo z e sentido para baixo. b) a força resultante no objeto tem direção e sentido do eixo z. c) podem existir várias forças atuando no objeto, mas a mais intensa deve ser dirigida segundo o eixo z e dirigida para baixo. d) a força resultante no objeto tem a direção do eixo z e sentido para baixo. e) não podem existir forças atuando no objeto que tenham a direção dos eixos x e y.