UNICAMP 2015 — questão 36 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”.]
Qual o trabalho executado pela força de atrito entre o pneu e o solo para parar um carro de massa m = 1.000 kg, inicialmente a v = 72 km/h, sabendo que os pneus travam no instante da frenagem, deixando de girar, e o carro desliza durante todo o tempo de frenagem?
a) J.
b) J.
c) J.
d) J.
(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: o trabalho que o atrito com o chão faz até o carro parar.
Passo 1 — a ferramenta certa. Não sabemos a distância nem o coeficiente de atrito, mas não precisamos: o teorema da energia cinética diz que o trabalho total sobre o carro é igual à variação da sua energia cinética. Com os pneus travados, o carro desliza e a única força horizontal é o atrito com o solo (peso e normal são verticais e não realizam trabalho).
Passo 2 — a velocidade em m/s:
Passo 3 — o trabalho:
O sinal negativo indica que o atrito retira energia do carro (ela vira calor no pneu e no asfalto). As alternativas trazem o módulo: J.
⚠️ As armadilhas: esquecer de converter km/h para m/s dá J, a alternativa D. Esquecer de dividir por 2 dá J, a alternativa C. E esquecer o quadrado (e a conversão) dá J, a alternativa A.
A ideia em uma frase: para parar um carro, o atrito tem de retirar toda a energia cinética dele: W = −mv²/2, com v em m/s.
Resposta: alternativa B ( J).
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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