Projetar uma rampa de desaceleração onde um ônibus de massa 10000 kg reduza sua velocidade de 20,0 m/s para…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Projetar uma rampa de desaceleração onde um ônibus de massa 10000 kg reduza sua velocidade de 20,0 m/s para 5,0 m/s usando atrito com coeficiente µ = 0,10. Explique o procedimento físico (equações e cálculos) e estime a distância mínima necessária. Use g = 10 m/s².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: usar conservação de energia com trabalho de atrito. Variação de energia cinética ?Ec = ½ m (vf² - vi²) = 0,5·10000·(25-400)= -1,875×10^6 J (energia a dissipar). Força de atrito F = µ m g = 0,1·10000·10 = 1,0×10^4 N. Distância d = |?Ec| / F = 1,875×10^6 / 1,0×10^4 = 187,5 m. A desaceleração média é a = F/m = 1,0×10^4/10000 = 1,0 m/s² (oposta ao movimento); tempo estimado t = (vf-vi)/a = (5-20)/(-1) = 15 s. Observações de projeto: reduzir dissipação aumenta eficiência (usar inclinação para componente peso auxiliar na frenagem ou dispositivos regenerativos), garantir coeficiente de atrito confiável e espaço adicional de segurança.
Explicação
A solução utiliza a conservação de energia, calculando a variação da energia cinética que deve ser dissipada pelo trabalho de atrito. A força de atrito é determinada pelo coeficiente de atrito e pela força normal, permitindo calcular a distância necessária para que o ônibus desacelere. O tempo estimado e as observações de projeto complementam a análise, garantindo a eficiência e segurança do sistema.
Raio-X da questão
movimento e atrito
avaliacao
movimento uniformemente variado · forças e atrito
Revisar as leis de Newton e a equação do movimento uniformemente variado.
O aluno pode confundir a relação entre força de atrito e a massa do ônibus, não aplicando corretamente a segunda lei de Newton para calcular a desaceleração.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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