UNICAMP 2015 — questão 35 de Física
Enunciado em texto
Texto para as questões 35 e 36. A figura abaixo mostra, de forma simplificada, o sistema de freios a disco de um automóvel. Ao se pressionar o pedal do freio, este empurra o êmbolo de um primeiro pistão que, por sua vez, através do óleo do circuito hidráulico, empurra um segundo pistão. O segundo pistão pressiona uma pastilha de freio contra um disco metálico preso à roda, fazendo com que ela diminua sua velocidade angular.
[Figura: à esquerda, um pneu visto de lado, com o disco de freio (uma placa vertical) preso à roda. Encostada no disco está a pastilha de freio, empurrada por um pistão largo, de diâmetro , dentro de um cilindro cheio de óleo de freio. Um tubo fino leva o óleo até um cilindro estreito, à direita, com um pistão de diâmetro , empurrado diretamente pelo pedal de freio. Rótulos: “Pastilha de freio”, “Óleo de freio”, “Pedal de freio” e “Disco de freio”.]
Considerando o diâmetro do segundo pistão duas vezes maior que o diâmetro do primeiro, qual a razão entre a força aplicada ao pedal de freio pelo pé do motorista e a força aplicada à pastilha de freio?
a) 1/4.
b) 1/2.
c) 2.
d) 4.
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2015, 1ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a razão entre a força no pedal (pistão 1) e a força na pastilha (pistão 2).
Passo 1 — Pascal. O óleo transmite o acréscimo de pressão igualmente para todos os pontos. Então a pressão no pistão 1 é a mesma do pistão 2:
Passo 2 — a razão das áreas. O pistão é circular, , então a área vai com o quadrado do diâmetro. Com :
A força na pastilha é 4 vezes a força do pé. É para isso que serve o sistema: multiplicar a força.
⚠️ As armadilhas: usar a razão dos diâmetros em vez da razão das áreas dá 1/2, a alternativa B. E inverter a razão (força na pastilha sobre força no pedal) dá 4, a alternativa D. A pergunta é pedal sobre pastilha, e o pedal é o lado da força menor.
A ideia em uma frase: na prensa hidráulica a pressão é a mesma dos dois lados, então as forças são proporcionais às áreas, e a área cresce com o quadrado do diâmetro.
Resposta: alternativa A (1/4).
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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