Um automóvel, com uma massa de 1200 kg, tem uma velocidade d . . .

Exercício 10

#2020 #PUC-MG #PUC-MG #Física / Leis de Newton

Um automóvel, com uma massa de 1200 kg, tem uma velocidade de 72 km/h quando os freios são acionados, provocando uma desaceleração constante e fazendo com que o carro pare em 10 s, a força aplicada ao carro pelos freios vale, em newtons:

3600

2400

1800

900

Resolução

Este exercício foi solucionado pelo colaborador João Ricardo de Oliveira Alves

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#Resolução completa

Correto - Letra B
Pelo enunciado do exercício, os freios do automóvel aplicam uma força que faz o carro mudar seu estado de movimento, ou seja, esta questão trata sobre a segunda Lei de Newton.
Pela descrição do problema já sabemos que a massa do automóvel é de 1200 kg, a velocidade inicial é de 72 km/h, o tempo de desaceleração é de 10 segundos e a velocidade final de 0 km/h ou 0 m/s visto que o carro parou com a frenagem. Para se chegar ao valor da força aplicada ao carro pelos freios, faltará o cálculo da desaceleração e o próprio cálculo da força.
Primeiramente, é necessário realizar a conversão da velocidade de 72 km/h para metros por segundo, que resultará em 20 m/s.
$\begin{matrix} m / s = km / h \div 3,6 \\ m / s = 72km / h \div 3,6 \\ m / s = 20m / s \end{matrix}$
Sabendo-se que a velocidade do automóvel é de 20 m/s, a velocidade final é de 0 m/s, o tempo inicial de 0s e o tempo final de 10s, a aceleração média será de 2 m/s²
$\begin{matrix} Aceleração média = (velocidade final - velocidade inicial) \div (tempo final - tempo inicial) \\ am = (vf - vi) \div (tf - ti) \\ am = (0m / s - 20m / s) \div (10s - 0s) \\ am = - 20 \div 10 \\ am = - 2m / s² cujo módulo é 2m / s² \end{matrix}$
Por fim a força resultante é calculada pela multiplicação da massa do automóvel de 1200 kg pela aceleração de 2 m/s², que dá o módulo de 2400N.
$\begin{matrix} Força resultante = massa \times aceleração. \\ Fr = m \times a \\ Fr = 1200kg \times - 2m / s² \\ Fr = - 2400N cujo módulo é 2400N \end{matrix}$

#Resumo

As alternativas "A", "C", "D" e "E" estão erradas e a alternativa "B" está correta, pois 72km/h correspondem a 20m/s que foi utilizado para realizar o cálculo da desaceleração correspondente 2m/s², que possibilitou calcular a força de resultante de 2400N aplicada ao carro pelos freios.

#Raciocínio

Para resolver este exercício, os seguintes passos foram executados:

1. Extrair do enunciado da questão as variáveis e conceitos necessário para o cálculo.
2. Realizar o cálculo de conversão de quilômetros por hora para metros por segundo da variável velocidade inicial.
3. Calcular a aceleração/desaceleração média do automóvel.
4. Calcular a força resultante aplicada aos freios do carro.

Complementos

#Conceitos

Massa é uma grandeza/propriedade física fundamental da matéria que pode ser entendido como a quantidade de matéria contida em um corpo. A massa é um grandeza fundamental para a física assim como o tempo e a distância também são.
Velocidade é uma grandeza física que identifica o deslocamento de um corpo em um determinado tempo, sendo calculada pelo intervalo da distância sobre o intervalo de tempo.
Aceleração é uma grandeza física vetorial que mede a mudança de velocidade em relação ao tempo. É uma grandeza vetorial pois é definida por seu módulo, direção e sentido.
Força é uma grandeza física vetorial que modifica a direção o sentido e a velocidade de um corpo em repouso.
As Leis de Newton são três leis fundamentais da mecânica clássica, que juntas constituem a base primária para compreensão dos comportamentos estático e dinâmico dos corpos. Foram formuladas pelo físico inglês Isaac Newton ainda no século XVII.
A segunda lei de Newton afirma que a força resultante que atua sobre um corpo é igual ao produto da massa do corpo pela aceleração do corpo, ou seja: "força resultante é igual a massa multiplicado pela aceleração"
Movimento uniformemente variado é um movimento no qual a aceleração ocorre a uma taxa constante.
Módulo representa o valor de uma grandeza física sem considerar a direção e o sentido, ou seja, somente o valor numérico.

#Perguntas

Qual é a segunda Lei de Newton ?
Como é realizado o cálculo de km/h para m/s?
Qual o valor da constante utilizado para converter km/h para m/s?
Como calcular a aceleração média?
Qual a diferença de velocidade média e aceleração média?
Qual é a fórmula da força resultante?
O que é um módulo em física?

Um automóvel, com uma massa de 1200 kg, tem uma velocidade d . . .

Exercício 10

Resolução

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