FREIOS ABS

   O freio ABS ou travão ABS (acrônimo para a expressão alemã Antiblockier-Bremssystem, embora mais frequentemente traduzido para a inglesa Anti-lock Braking System) é um sistema de frenagem (travagem) que evita que a roda bloqueie (quando o pedal de freio é pisado fortemente) e entre em derrapagem, deixando o automóvel sem aderência à pista. Assim, evita-se o descontrole do veículo (permitindo que obstáculos sejam desviados enquanto se freia) e aproveita-se mais o atrito estático, que é maior que o atrito cinético (de deslizamento). 

          Hoje trarei uma questão da UFMG que adaptarei . A presente questão inclui cinemática, dinâmica,estática e hidrostática.

Ufmg 2007- adaptada  Quando se pisa no pedal de freio a fim de se fazer parar um automóvel, vários dispositivos entram em ação e fazem com que uma pastilha seja pressionada contra um disco metálico preso à roda. O atrito entre essa pastilha e o disco faz com que a roda, depois de certo tempo, pare de girar.

Na figura abaixo, está representado, esquematicamente, um sistema simplificado de freio de um automóvel. 

Nesse sistema, o pedal de freio é fixado a uma alavanca, que, por sua vez, atua sobre o pistão de um cilindro, C1. Esse cilindro, cheio de óleo, está conectado a outro cilindro, C2, por meio de um tubo. A pastilha de freio mantém-se fixa ao pistão deste último cilindro.

Ao se pisar no pedal de freio, o pistão comprime o óleo existente em C1, o que faz com que o pistão de C2 se mova e pressione a pastilha contra o disco de freio.

Considere que o raio do cilindro C2 é três vezes maior que o do C1 e que a distância d do pedal de freio ao pivô da alavanca corresponde a quatro vezes a distância do pistão C1 ao mesmo pivô.

Com base nessas informações, atenda assolicitações seguintes:

a)  O sistema de freios ABS não permite derrapamento entre a roda e a superfície (atrito estático) o que difere do sistema tradicional a disco, do qual ocorre o deslizamento sobre a superfície caracterizando, desta forma, o atrito dinâmico.  Sabendo que o atrito estático é maior que o atrito dinâmico (cinético)  conforme  indicado no gráfico determine a distância mínima necessária d para um veículo parar, em função de Vo (velocidade do veículo no instante de acioinamento do freio), g (aceleração da gravidade local) e µ (coeficiente de atrito) no momento em que avista um obstáculo até o momento em que este pára. Considere desprezível o tempo de reação entre o momento em que o obstáculo é visto até o momento que o freio é acionado.espreze a resistência do ar durante a frenagem.

 

    b) DETERMINE a razão entre a força exercida sobre o pedal de freio e a força com que a pastilha comprime o disco de freio. 

    Solução:

     a) 

     i) Cálculo da desacelereção do veículo:

    Sendo a força de atrito a força resultante sobre o veículo, teremos pela segunda lei de Newtom.

     Fr = - Fat    ; onde  Fat = µ. N . Sendo N = P = m.g, decorre que: Fat = µ.m.g.Portanto:

     Fr = -  µ.m.g  ; Mas, da segunda lei de Newtom: Fr = m.a. Portanto, vem:

     m.a = -  µ.m.g

     a  = -  µ..g ; o sinal negativo indica desaceleração.

     ii) Cálculo da distância necessária ΔS para parar 

    Da equação de Torricelli:

 

    onde V = 0 ( pára) e a  = -  µ..g. Daí, decorre que  :
    ΔS =      v_o² 

             2.µ.g

     Como a distância necessária para parar é inversamene proporcional ao coeficiente de atrito, concluímos que, sendo o coeficiente de atreito estático maior que o dinâmico concluímos que a distância necessária para parar é menor no sistema de freios ABS.

observação:  Perceba que a distância necessária para parar é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade inicial do veículo. Assim, com o dobro da velocidade, a distância necessária para parar seria 4 vezes maior.

b) 

     i) Cálculo da força exercida pelo pistão no cilindro c1:

     De acordo com o Princípio de Pascal: o aumento de pressão em um ponto de um fluido (o

     óleo de freio) é transmitido aos outros pontos do fluido. Portanto:

    ou seja, a força é proporcional à área! Como a área de um  círculo é dada por  A = π. r² ,e o raio do círculo que compreende o cilindro 2 é 3 vezes maior que o cículo do cilindro 1, teremos:
     F1/π. r²  = F2/π. (3r)²    
     F1/πr²  = F2/π.9.r²
     F1  = F2/9  

 

      ii)

    O segundo sistema é uma alavanca onde utilizaremos o conceito de momento de uma força tomando como referencial o pivô.Sendo f a força exercida sobre o pedal de freio pelo pé e F2 a força com que a pastila comprime o disco de freio.

    Temos, para o equilíbrio: F1d = f. 4d . Sendo  F1 = F2/9, teremos:  F2.d/9 =   f.4d

     resultando: f = 36.F2     :    F2/f = 1/36

     RESPOSTA: 1/36 

AIR BAG

   Valeu FANTÁSTICOS!!! Estamos de volta. Estou recendo muitos e-mails de todo o Brasil inclusive pessoal de Minas e a Galera de Manaus. Mas, a qurstão de hoje vai para o futuro médio Isaías Medeiros, aluno de um geande colégio de Natal-RN.

   Hoje vamos trabalhar a Física e a Química do AIR BAG de modo a atender as Ciências da Natureza do Enem. Antes vamos a uma equena introdução:

  Airbag, também conhecido por bolsa de ar ou almofada de ar[1], é um componente de segurança dos carros, que pode ser usado em algumas máquinas industriais e em robôs de pesquisa, que funciona de forma simples: quando o carro sofre um grande impacto, vários sensores dispostos em partes estratégicas do veículo (frontal, traseiro, lateral direito, lateral esquerdo, atrás dos bancos do passageiro e motorista, tipo cortina no forro interno da cabina) são acionados emitindo sinais para uma unidade de controle que por sua vez checa qual sensor foi atingido e assim aciona o airbag mais adequado.

   Este dispositivo é constituído de pastilhas de nitrogênio que são acionadas por uma descarga elétrica pela central eletrônica dentro de um balão de ar muito resistente, que é o próprio Airbag; este, por sua vez, se enche rapidamente, amortecendo assim o choque e evitando que motorista e passageiros sofram danos físicos principalmente no rosto, peito e coluna. Para evitar o asfixiamento, o Airbag vai perdendo pressão após o acionamento.

 (UFRN -ADAPTADA)    Os airbags são um adicional ao cinto de segurança em reduzir a chance de que a cabeça e a parte superior do corpo de um ocupante bata em alguma parte no interior do veículo. Eles também ajudam a reduzir o risco de lesões graves, distribuindo as forças da batida mais uniformemente ao longo do corpo do ocupante.

    A figura abaixo mostra dois gráficos da variação temporal da força que age sobre a cabeça de um boneco de massa m = 50 kg que foi colocado no lugar do motorista.

     Os dois gráficos foram registrados em duas colisões de testes de segurança. A única diferença entre essas colisões é que, na colisão I, se usou a bolsa e, na colisão II, ela não foi usada.

 Atenda as solicitações seguintes:

a) Determine o impulso exercido em cada uma das situações.

b) Qual a velocidade do veículo imediatamente antes do impacto    

c)  Muitos compostos químicos sofrem decomposição rápida quando aquecidos. Essa propriedade pode ser aproveitada para finalidades diversas como, por exemplo, a decomposição térmica do NaN3, que é aproveitada para inflar os sacos de ar ("air bags") nos automóveis quando uma colisão acontece. A decomposição do NaN3 leva à produção de grande quantidade de gás, de acordo com:

                        2NaN3(s) ⇒ 2Na(s) + 3N2(g)

Supondo-se que 65g de NaN3 são usados em um "air bag", Determine a quantidade de gás produzida a 27°C (300 K) e a 1atm . Dado: Massas molares (g/mol): Na = 23; N = 14.

Solução:

a)  O impulso é numericamente igual a área de cada figura:

Situação 1 :

I =4.400/ 2 = 800 N.s

Situação 2:

I= 2.800/2 = 800 N.s

       Percebe-se que o impulso é o mesmo , com ou sem air bag, visto que , ele é igual a variação do momento linear do veículo, produto da massa pela variação de velocidade  que permanecem constantes em ambas as situações ( de acordo com o enunciado)

b) Como o impulso é igual a variação do momento linear e considerando que vf = 0 ( pára após a colisão) , vem:

I =  m. (vf - vi)

800 = 50. (-vi)

vi = -16 m/s

Em módulo : Vi = 16 m/s ou, em km/h(x 3,6), Vi = 57,6 km/h 

c)   

Calculando as massas moleculares , vem:

  2NaN3(s) ⇒ 2Na(s) + 3N2(g)

       128g                          84 g

       65 g                              m

  m= 42,65 g

 Mas: n = m/M  :  n = 42,65 / 28  :  n = 1,5

Portanto:  PV = n. R . T

                 1.V =   1,5  .0,082. (300)

                  v = 36,9 litros    

 

Bungee jumping

Atenção galera!!! Aí vai uma questão do Vestibular 2013. Mas antes vamos conhecer um pouco do Bungee jumping!!!

  Bungee jumping é um esporte radical praticado por muitos aventureiros corajosos, que consiste em saltar para o vázio amarrado aos tornozelos a uma corda elástica.
   Segundo uma lenda, tudo começou na Ilha de Pentecostes, em Vanuatu, quando uma mulher traiu o seu marido e teve de arranjar maneira de mostrar que era pura, e então ela amarrou aos seus pés uma videira e ela saltou da árvore. Como estava presa pelos pés, nada lhe aconteceu. O mesmo não se pode dizer do marido que saltou atrás dela mas… sem videira.

     Um aventureiro de massa m = 80 kg  planeja saltar do alto de um prédio de 50 metros de altura em relação ao solo (figura 1) , amarrado em um cabo elástico de comprimento de repouso de 12 m (um esporte radical conhecido por ´bungee jumping´). A outra extremidade do cabo fica amarrada na ponte. No início, o movimento do saltador é uma queda livre. A partir do ponto em que o cabo é esticado, o saltador começa a desacelerar até uma determinada posição, onde pára . Deste momento em diante, o cabo começa a puxar o saltador para cima. Esta posição, onde o saltador inverte o sentido de queda que é de 20 metros em relação ao ponto do salto (representado na figura II), marca o seu maior deslocamento vertical com relação à ponte, onde sua velocidade será nula. Considere g = 10 m/s2 , a inexistência de forças de atrito e a velocidade nula no instante imediatamente anterior ao salto. Determine a constante elástica k da corda.

  Solução:  Perceba que a sequência das energias envolvidas, pela ordem, é: Energia potencial gravitacional(figura I), energia cinética e energia potencial elástica(figura III) . Para resolvermos a questão iremos considerar que o nível de referência é na posição de deformação máxima( há 20 m da plataforma, conforme figura II) . Devemos perceber ainda que a deformação da corda é de x = 8m, pois se ele está a 20 m da plataforma e a corda tem comprimento em repouso ( não deformada) de 12 m. 

     Portanto,aplicando a conservação da energia mecânica devido a inexistência de atrito, teremos:

Em ( figura 1)       =   Em (figura 2)

Ec1  +  Ep1           =  Ec2   +  Ep2

Onde:

Ec1 = 0 ( partiu do repouso)

Ec2 = 0 ( deformação máxima)

Daí,vem:

Ep1           =      Ep2

m.g.h       =      k.x2/2

80.10.20   =   k. (8)2 / 2

16000    =  32.k

k = 500 N/m

obs: a altura h = 20m é tomada em relação ao nível de referência(deformação máxima da mola) e não em relação ao solo 

Eis o vídeo do salto.

 

BIG BANG DA APROVAÇÃO

Saudações Vencedores


      SOU KARLO SÉRGIO MEDEIROS LEOPOLDINO, SINGULAR E FANTÁSTICO ASSIM COMO VOCÊ. 

     TUDO ESTAVA ESCURO NO REINO DA REPROVAÇÃO  E .... DE REPENTE:

     

A MINHA INABALÁVEL   ME FAZ CRER QUE A CIÊNCIA É APENAS A LINGUAGEM QUE DEUS USA PARA QUE NÓS, EM NOSSA HUMILDADE,CONSIGAMOS REALIZAR A MISSÃO SINGULAR QUE DEUS RESERVOU PARA CADA UM DE NÓS E, DESTA FORMA, REALIZARMOS AQUILO QUE NASCEMOS PARA SER.

TODOS OS DIAS ESTAREI JUNTO COM VOCÊ DANDO DICAS IMPORTANTÍSSIMAS PARA O ENEM. QUE JUNTOS POSSAMOS TRANSFORMAR SONHOS EM REALIDADE.

ACESSE O MEU SITE : www. karlaopalestra.com.br