Como calcular a força necessária para mover um carro

Escrito por matthew r. jorgensen | Traduzido por andressa gonzalez
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Como calcular a força necessária para mover um carro
A segunda lei de Newton é importante para os jipes que andam sobre as rochas (Photo by Matthew Jorgensen)

Conhecer a força necessária para mover um carro é essencial na engenharia do automóvel ou de qualquer outro dispositivo de transporte -- de vagões de trens a ônibus espaciais. Felizmente, existem leis físicas simples que regem esse tipo de movimento e são universalmente aplicáveis. Este artigo explica a segunda lei de Newton, pois ela se relaciona com a aceleração de um automóvel.

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Instruções

    Use a segunda lei de Newton

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    Use a segunda lei de Newton que diz que sempre que dois ou mais objetos interagem uns com os outros há uma força que age sobre eles. Existem dois tipos gerais de forças: as forças de contato (força aplicada, fricção e outras) e as forças de distância ou de campo (gravidade, elétrica e magnética).

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    Concentre-se na força aplicada no carro. Se ele estiver em um terreno plano e o atrito for negligenciável (o que é verdade se tiver pneus insuflados e mover-se lentamente), a força necessária para acelerar esse carro será dada pela força = a massa x a aceleração ou F = M x a. De acordo com essa equação, mesmo uma quantidade muito pequena de força será suficiente para mover um carro, ainda que lentamente.

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    Utilizando a massa "M" do automóvel em quilogramas e a aceleração "a" desejada em m/s², insira os parâmetros na equação da segunda lei de Newton para obter a força "F" necessária em m/s², o que equivale à unidade básica de força, o Newton.

    Se o carro estiver em um declive

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    Considere o componente perpendicular da força descendente além da força necessária para acelerar.

    Como calcular a força necessária para mover um carro
    Calculando a força
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    Calcule a força descendente causada pela gravidade multiplicando a massa do carro em quilogramas pela constante aceleração da gravidade padrão, 9,8 m/s².

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    Calcule o componente dessa força perpendicular multiplicando-a pelo cosseno de 90 graus menos a inclinação, o que também pode ser chamado de teta, como mostrado na figura (força de inclinação x cos(90-inclinação) = força de inclinação x cos(teta) = componente perpendicular da força).

    Por exemplo: o jipe laranja mostrado acima pesa 1.450 kg e está parado em uma inclinação de 30 graus. A força da gravidade agindo sobre o jipe na direção em que ele poderá rolar (o componente perpendicular da força) é a força de inclinação (9,8 x 1.450 = 14.250 Newtons m/s²) vezes o cosseno de 90 menos a inclinação (cos(90-30) = 0.5), que é 14.250 x 0,5 = 7.125 newton-metro por segundo ao quadrado.

    Isso significa que, de acordo com a segunda lei de Newton, se o Jeep estivesse livre para rolar, ele aceleraria ladeira abaixo a 7.125 Newtons m/s² divididos por 1.450 kg, que é igual a cinco metros por segundo ao quadrado. Depois de um segundo de rolamento, o jipe moveria-se a cinco metros por segundo ao quadrado.

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