UFU 2020-2 — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Um episódio impressionante passou despercebido durante o treino oficial do GP da Austrália de Fórmula 1. Durante a volta rápida que lhe rendeu a pole position, Lewis Hamilton foi submetido a uma força g de surreais 6,5 g na curva 11 do circuito de rua de Melbourne. O gráfico comparativo da transmissão indicou um aumento de 1,2 g em relação ao pico registrado na mesma prova da temporada anterior, conforme indicado no canto inferior esquerdo da figura.
[Foto: imagem da câmera de bordo do carro, mostrando o cockpit, a mão enluvada do piloto e a pista ao fundo. No canto inferior esquerdo, o quadro da transmissão: um mostrador “G-FORCE” marcando 5.3 e a tabela “Turn 11 — G-Force Peak”, com “2017: 6.5 ▲1.2” e “2016: 5.3”.]
Disponível em: https://quatrorodas.abril.com.br/noticias/o-aumento-na-forca-g-nos-carros-de-f-1-pode-afetar-a-saude-dos-pilotos/. Acesso em: 20 fev. 2020.
Considerando-se o trecho da pista plano e horizontal e um observador em repouso no solo e na lateral da pista, é correto afirmar que a força de 6,5 g possui
A) sentido para cima e sua reação está localizada entre os pneus e o solo.
B) sentido para o centro do planeta Terra e tem sua origem na ação da gravidade.
C) sentido para fora da curva e recebe o nome de força centrípeta.
D) sentido para dentro da curva e resulta da ação de partes do carro sobre o piloto.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2020-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o sentido e a origem da “força de 6,5 g” que o piloto sente na curva, vista por alguém parado ao lado da pista.
Passo 1 — o que é “6,5 g”. É uma maneira de dizer que a força horizontal sobre o piloto vale 6,5 vezes o seu peso, ou seja, que ele está sendo acelerado a 6,5 g (cerca de 65 m/s², com g = 10 m/s²). Numa pista plana e horizontal, essa aceleração é horizontal: é a aceleração centrípeta da curva.
Passo 2 — sentido. Para o observador parado no solo (referencial inercial), o piloto faz uma curva; para isso, a resultante sobre ele tem que apontar para o centro da curva, para dentro.
Passo 3 — quem faz essa força. Não é a gravidade (que é vertical e vale só 1 g). Quem empurra o piloto para dentro da curva é o próprio carro: a lateral do cockpit, o banco moldado, os cintos, o apoio do capacete. O carro, por sua vez, é empurrado para dentro pelo atrito dos pneus com o asfalto.
Por que não as outras: (A) a força para cima sobre o piloto é a normal do banco, que equilibra o peso: vale 1 g, não 6,5 g; (B) a gravidade aponta para o centro da Terra, mas é de 1 g e vertical; (C) a força centrípeta aponta para dentro da curva; a “força para fora” que o piloto sente é a centrífuga, que só existe no referencial do carro, não para o observador parado no solo.
⚠️ A armadilha: a alternativa C. O piloto tem a sensação de ser jogado para fora, mas, para quem está parado no solo, o que acontece é que o corpo dele tende a seguir reto (inércia) e o carro o empurra para dentro.
A ideia em uma frase: numa curva, quem está parado fora do carro vê uma resultante para dentro da curva, aplicada no piloto pelo próprio carro.
Resposta: alternativa D (para dentro da curva, aplicada por partes do carro sobre o piloto).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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