Pneus aderem melhor à estrada plana
Por que os pneus aderem melhor à estrada no plano do que na subida ou na descida?
Este blog foi criado com o objetivo de discutir questões de Física enfrentadas pelos alunos de graduação do curso de oceanografia da UFES. As questões propostas foram extraídas de diversos livros de física de nível universitário. Leia o enunciado, faça uma pesquisa sobre o assunto e tente responder às questões. Não serão aceitas respostas escritas total ou parcialmente com o uso de "internetês".
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A aderência nos pneus de um carro é determinada pela força de atrito entre a superfície e o composto dos pneus. A força de atrito é medida pelo produto entre o coeficiente de atrito e a força normal que a superfície exerce no carro. É chamado de atrito dinâmico aquele que atua quando ocorre um movimento, e atrito estático quando não ocorre movimento. No caso de um carro trafegando sobre uma estrada ocorre o chamado atrito dinâmico.
No caso de um carro trafegar sobre uma pista plana ou sobre uma pista inclinada, seja em uma subida ou descida, a força de atrito será maior sobre uma pista plana do que uma pista inclinada, pois como o coeficiente de atrito entre os pneus e a superfície será igual nos dois tipos de pista, o que irá interferir no valor final da força de atrito será a força normal aplicada nos pneus. A força normal atua como uma reação ao peso exercido no solo, portanto quanto maior o peso, maior será a força normal.
Em uma pista plana a força normal será máxima, já que ela estará atuando na mesma direção do vetor força peso, porém em sentidos contrários. Porém em uma pista inclinada, o valor da força normal não será o mesmo, já que o ângulo entre a inclinação da superfície e a horizontal irá afetar esse valor. A força normal é sempre perpendicular à superfície em que o corpo de encontra, e o peso será sempre perpendicular a horizontal. Decompondo a peso em duas componentes, uma componente “x” paralela à pista inclinada e uma componente “y” perpendicular à mesma pista, poderemos utilizar a componente “y” para calcular a força normal da seguinte maneira: N = P x cos(θ), onde θ é o angulo de inclinação da pista em relação a horizontal. Como a maioria das pistas inclinadas variam entre 1º e 45º, o co-seno desses ângulos sempre irá variar entre 0,99 e 0,70, a força normal sempre irá diminuir em uma pista inclinada. Colocando novamente que numa pista de mesmo material terá sempre o mesmo coeficiente de atrito e que somente a força normal poderá variar a força de atrito, nessa explicação foi mostrado que numa pista inclinada a força normal será sempre menor do que em uma pista plana, portanto a força de atrito será menor em uma pista inclinada do que uma pista plana.
A aderência dos pneus com a estrada acontece pela existência da força
de atrito. Sabendo que a força de atrito é dada pelo produto da força
normal que atua no carro pelo coeficiente de atrito da estrada com o
pneu. A força normal em um plano inclinado será dada pelo produto do
peso do carro pelo cosseno do ângulo de inclinação da pista. Como o
cosseno é máximo quando o ângulo é igual a 0° (plano
horizontal), então a força normal em uma pista inclinada, que tem ângulo entre 0º e 90º (cosseno diferente de 1) será menor, consequentemente a força de atrito será menor.
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