Questões de Concurso sobre Mecânica

Em um teste de aceleração, um determinado automóvel, cuja massa total é igual a 1000kg, teve sua velocidade alterada de 0 a 108km/h, em 10 segundos, Nessa situação, pode-se afirmar que a força resultante que atuou sobre o carro e o trabalho realizado por ela valem, respectivamente:

Em muitos problemas de física desprezam-se as forças de resistência ao movimento. Entretanto, sabe-se que, na prática, essas forças são significativas e muitas vezes desempenham um papel determinante.

Por exemplo, “no automobilismo, os veículos comumente possuem dispositivos aerodinâmicos implementados, os quais têm a função de contribuir para o aumento da ‘Downforce’, uma força vertical, inversa à sustentação, que busca incrementar a aderência dos pneus ao asfalto através de um acréscimo na carga normal, permitindo que o veículo possa realizar as curvas com uma velocidade maior do que o faria sem estes dispositivos”.

(Trecho retirado da monografia intitulada “Sistema ativo de redução de arrasto aerodinâmico por atuador aplicado a um protótipo de fórmula SAE”, de autoria de Danilo Barbosa Porto, apresentada na Escola de Engenharia de São Carlos, da Universidade de São Paulo, em 2016).

Para avaliar o papel da “Downforce”, considere um carro de Fórmula 1, de massa $M$, realizando uma curva em determinada pista plana. Ao se desprezar completamente os efeitos produzidos pelo seu movimento em relação ao ar, mas considerando o atrito entre pneus e o asfalto, o carro consegue fazer a curva, sem derrapar, a uma velocidade máxima $V$. Porém, ao levar em conta, especificamente, a atuação da “Downforce” $D$ (desconsiderando a força de arrasto) a velocidade máxima $V^{\prime }$ do carro, nessa mesma curva, muda em função de $D$. Nessas condições, o gráfico que melhor representa a relação $\frac{V^{\prime }}{V}$ em função de $D$ é

Em alguns parques de diversão há um brinquedo em que as pessoas se surpreendem ao ver um bloco aparentemente subir uma rampa que está no piso de uma casa sem a aplicação de uma força. O que as pessoas não percebem é que o piso dessa casa está sobre um outro plano inclinado que faz com que o bloco, na verdade, esteja descendo a rampa em relação a horizontal terrestre. Na figura a seguir, está representada uma rampa com uma inclinação $\alpha$ em relação ao piso da casa e uma pessoa observando o bloco (B) “subindo” a rampa (desloca-se da posição A para a posição C).

Dados:

1) a pessoa, a rampa, o plano inclinado e a casa estão todos em repouso entre si e em relação a horizontal terrestre.

2) considere P = peso do bloco.

3) desconsidere qualquer atrito.

Nessas condições, a expressão da força responsável por mover esse bloco a partir do repouso, para quaisquer valores de $\theta$ e $\alpha$ que fazem funcionar corretamente o brinquedo, é dada por

Um corpo é lançado do solo verticalmente para cima, com velocidade inicial de 60 m/s. Desprezando a resistência do ar e admitindo g= 10 m/s², o tempo gasto pelo corpo para atingir a altura máxima foi de:

Uma barra de aço com área de seção transversal de 1,0 cm² deve ser solicitada axialmente por uma carga trativa de 18 kN.

Considerando-se a curva mostrada na Figura, essa barra será