Question

Considere um motorista em uma cidade, dirigindo seu veículo de 2430 kg com uma velocidade constante de 40 km/h, em uma via municipal com limite de velocidade de 60 km/h. Ele nota que no próximo semáforo, do tipo temporizador, faltam apagar dois sinais verdes, o que corresponde a um intervalo de tempo de 3 s para acender o amarelo e, depois, o vermelho. Em seu tempo de reação de cerca de 0,6 s, ele decide de forma prudente impor uma aceleração constante em seu veículo e passa pelo semáforo na velocidade-limite permitida pela via, no instante exato em que o sinal amarelo se acende.
Qual a força resultante imposta sobre ele durante o intervalo de tempo que ele foi acelerado, em newton?

Answer 1

A força resultante imposta sobre ele foi de 5625 N.

A aceleração de um corpo móvel está associada à variação da velocidade em um determinado intervalo de tempo.  

Assim temos que -

a = ΔV/Δt

O tempo que ele teve para acelerar o carro foi de 3 segundos menos o tempo de reação de 0,6 segundos.

Δt = 3 - 0,6

Δt = 2,4 segundos

A variação da velocidade foi de -

ΔV = 60 - 40

ΔV = 20 km/h

Transformando essa variação da velocidade em m/s, teremos -

ΔV = 20/3,6

ΔV = 5,56 m/s

Calculando a aceleração-

a = 5,56/2,4

a = 2,3 m/s²

De acordo com a Segunda Lei de Newton, a força resultante equivale ao produto da massa pela aceleração do corpo-

Fr = m.a

Fr = 2430. 2,3

Fr = 5625 N