Você está viajando de carro em uma autoestrada confortavelmente sentado no banco do passageiro do carro. O motorista, seu amigo Antônio, dirige o carro em uma longa reta com uma velocidade aproximadamente constante de 110km/h. Você relaxa e está quase adormecendo. Subitamente, o motorista avista um animal atravessando a pista e freia o carro de forma brusca. Você acorda sentindo uma forte impulsão em direção ao painel do carro. Felizmente, o cinto de segurança o impede de ser jogado contra o painel do carro ou mesmo de ser arremessado para fora pelo para-brisa. Em seguida, Antônio volta a acelerar o carro. Você sente o seu corpo empurrando o encosto do banco do carro para trás, mas, ao mesmo tempo, o encosto do banco o empurra para frente com uma força igual. Apesar de essas forças serem iguais em módulo, mas em sentidos opostos, você é acelerado para frente juntamente com o carro. O carro acelerou do repouso até alcançar a velocidade de 110km/h em, aproximadamente, 6,3 segundos. Você teve a sensação de que a força que o encosto do banco exerceu sobre ele nesse intervalo de tempo foi igual à metade do seu peso. a) Analisando a situação, avalie os seguintes fatos e o que se pode concluir a partir deles: I. Você tem a sensação de ser impulsionado contra o painel do carro quando este freia. II. Mesmo sendo iguais em módulo e com sentidos opostos, as forças de interação entre o encosto do banco e o seu corpo resultam na sua aceleração. b) Supondo que sua massa seja de 70kg, compare a força média que o encosto do banco exerceu sobre o seu corpo enquanto o carro estava acelerando de 0 a 110km/h com o seu peso.
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Resposta:
a) O que se pode concluir é o seguinte:
I. Quando o motorista pisa no freio, o carro sofre uma desaceleração, diminuindo a velocidade graças à ação da força de atrito entre os pneus do carro e o asfalto. Devido à inércia, descrita pela primeira Lei de Newton, você tenderá a permanecer com velocidade constante e, assim, irá tentar ultrapassar o carro. Você será contido pelo cinto de segurança, que o forçará a desacelerar com o carro.
II. A força que o encosto do banco exerce sobre você e a força que você exerce sobre o encosto do carro são pares de ação e reação. Segundo a terceira Lei de Newton, elas são iguais em módulo, mas com sentidos opostos. Cada uma das forças atua sobre um corpo diferente e, portanto, nunca se anularão. A força que o encosto do banco exerce sobre você é a única força aplicada na direção do movimento naquele intervalo de tempo e irá forçá-lo a acelerar com a mesma aceleração do carro. A força que você exerce sobre o encosto do banco é apenas mais uma das forças que irão atuar sobre o banco e o carro na direção do movimento. A resultante das forças sobre o carro será a soma dessa força mais a força de tração das rodas e a força de resistência aerodinâmica sobre o carro. Essa força resultante será responsável pela aceleração do carro.
b) Considerando o valor da constante gravitacional g = 9,8m/s², o peso será P = 70kg x 9,8m/s² = 686N. O carro acelerou do repouso a 110km/h em 6,3s. Então, a aceleração média foi de 4,85m/s² e a força média que atuou sobre o seu corpo foi F = 70kg x 4,85m/s² = 339,5N. Relação entre força e peso: F/P = 0,49.
Explicação: