a física nos esportes parte 1
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A Física nos EsportesParte 1
V
Ɵ
25m
y
Para completar essa curva tem que ter Força
Centrípeta
A curva exige atrito estático
dos pneus.
Fat estático
Se o estático não aguentar...
Rg
v
R
vmgm
R
vmN
FF CentrípetaMÁXatestático
.
...
..
2
2
2
≥
≥
≥
≥
µ
µ
µ
Fazer a curva de modo seguro.
Arriscando para
ultrapassarDerrapando
O que faz o carro andar é o atrito estático do chão com os pneus
Atrito dinâmicoQuando há deslizamento
entre as superfícies
Atrito estáticoQuando não há
deslizamento entre as superfícies
Atrito Estátic
oAtrito dinâmico (ar)
Na chuva, o coeficiente de atrito entre os pneus e o asfalto diminui.
Atrito dinâmico
Atrito dinâmicoQuando há deslizamento
entre as superfícies
Atrito estáticoQuando não há
deslizamento entre as superfícies
Nelson Piquet Vs Ayrton Senna – 1986http://www.youtube.com/watch?v=yXtH1vbY_Vs
Atrito dinâmico
Atrito Estátic
o
Atrito dinâmicoQuando há deslizamento
entre as superfícies
Atrito estáticoQuando não há
deslizamento entre as superfícies
Usar a normal para ajudar a fazer a curva
Fate:Atrito Estátic
o
N:Normal
da pista
no carro
Eixo de rotação
dos carros15º
Usar a normal para ajudar a fazer a curva
NCentro do movimento circular
15º 15º
90º
Fate
P
75º Ncos 75º
Nsen 75º
Fate cos 15º
Fate sen 15º
417,1.706,0
)26,097,0(
)26,097,0(26,0..97,0.
26,0.97,0.1575
0,
1 PP
NPN
PNNPN
FatPNsenFatPNsen
FrverticalNa
e
ee
ee
==→=− →
=−→+=→+=→°+=°→
=
=µ
µµ
)743,1(743,074291,1.
23,1.417,1.23,1.
)97,0.26,0.(97,0..26,0.
15cos..75cos.15cos75cos
,
gmFcpmgmgFcpFcpP
FcpPFcpN
FcpNFcpNN
FcpNNFcpFatN
FcpFrhorizontalNa
anterioresequaçõesDas
ee
e
=→+=→=→= →=→
=+→=+→=°+°→=°+°→
=
µµµ
‘O piloto sente uma “força de 1,7 g” nessa
curva’
=70% maior que o peso
A Força Ghttp://www.youtube.com/watch?v=hbFS3j901bk
Força que o assento faz no piloto durante
o looping
Chega a “10 g”=10 vezes o
peso
“12 g”
Saque paraleloAlcance=18mHmáx> 2,42m
Saque diagonalAlcance=20mHmáx >2,42m
Saque jornada nas estrelas
9m<Alcance<18mHmáx = A maior
possível(Bernard: 25m)
Saque paraleloAlcance=18mHmáx= 2,42m
VƟ
2m 2,5m
18m
VsenƟ
VcosƟ
)(023,1707,0316,0
707,055,22
:
316,055,02
:
)(162,3)25,2.(.20..2
22
22
220
20
2
IIst
sttgt
HfinalaoHDa
sttgt
HHainícioDo
IVsengVsengsenVsaVV
total
descidadescidadescida
descidamáx
subidasubidasubida
subidamáx
Hmáxainício
=+=→
=→=→=•
=→=→=•
=→=→−−= →∆+=• θθθ
)(595,17cos023,1
18cos
.cos018
00)(
00
IIIVV
tVVtSS
II
total
=→=→
+=→+=•
θθ
θ
hkmV
smV
senV
tgIII
I
IEm
/67,64
/97,17176,0
162,3
162,3'910
'91018,0:)(
)(
0
0
0)(
=→
==→
=° →
°≅→=• θθ
V=64,67 km/h
Ɵ=10º9’
Decompondo o movimento nos eixos vertical e horizontal
y
x
Em y
: MRU
VEm
x: M
RU
Jornada nas EstrelasAlcance=12mHmáx= 25m
V
Ɵ
1m
25m
12m
VsenƟ
VcosƟ
)(43,424,219,2
24,25252
:
19,25242
:
)(91,2148)125.(.20..2
22
22
220
20
2
IIst
sttgt
HfinalaoHDa
sttgt
HHainícioDo
IVsengVsengsenVsaVV
total
descidadescidadescida
descidamáx
subidasubidasubida
subidamáx
Hmáxainício
=+=→
=→=→=•
=→=→=•
=→=→−−= →∆+=• θθθ
)(71,2cos43,4
12cos
.cos012
00)(
00
IIIVV
tVVtSS
II
total
=→=→
+=→+=•
θθ
θ
hkmV
smV
senV
tgIII
I
IEm
/51,79
/09,22992,0
91,21
91,21'3082
'308218,0:)(
)(
0
0
0)(
=→
==→
=° →
°≅→=• θθ
V=79,51km/h
Ɵ=82º30’
Decompondo o movimento nos eixos vertical e horizontal
y
x
Em y
: MRU
VEm
x: M
RU
V=30m/sV=2 m/s
smkgII
I
I
QQIQI if
/.1616
151
)30.5,0(2.5,0
=→=→
+=→
−−=→
−=→∆=
16 kg.m/sImpulso =
mm
HgH
VmVI
QQIQI
ff
if
42,120.9
16
.10.23162316
.3160
2
≅=
=→=→
=→−=→
−=→∆=
16 kg.m/sImpulso =
Equivale a segurar um côco que cai de uma
altura de 1,42 metros.
Aprox. 3 kg
Giba e o caráter vetorial do impulsohttp://www.youtube.com/watch?v=BwaU_ZqzL84&feature=related
smkgousNI
II
IQQIQI if
/..
)(
=
+=→−+=→
−=→−=→∆=
Pela regra do paralelogramo, a soma dos vetores resulta em:
Qi:Quantidade de movimento(ou Momento linear) inicial
Qf:Quantidade de
movimento(ou Momento linear) final
I:Impulso
Em uma curva de um circuito de fórmula 1 os mínimos detalhes são essenciais para que nada saia errado. Entrar muito rápido e/ou fazê-la muito fechada pode fazer o carro derrapar. Quanto às variáveis físicas envolvidas, pode-se dizer que:
•Os pilotos devem reduzir a velocidade de entrada, enquanto a indústria de pneus decide o raio de curvatura adequado.•Os pilotos devem diminuir o raio de curvatura para ter segurança. •As indústrias de pneus devem garantir a força necessária selecionando o material de coeficiente de atrito adequado.•O atrito dinâmico garante estabilidade e precisão na curva.•O atrito estático entre os pneus e o asfalto só pode ser notado quando o carro está parado.
Analise as afirmativas:
I – O atrito entre os pneus e o asfalto responsável por acelerar o carro é estático.II – O atrito entre os pneus e o asfalto quando o carro está a 280 km/h é dinâmico.III – O atrito entre os pneus e o asfalto é dinâmico quando o carro “canta pneu”.IV – O atrito que deixa marcas no asfalto é dinâmico.
Marque a alternativa que contém as opções corretas:
•I,II,III.•II,IV.•I,III,IV.•I,IV.•I,III.
Um piloto de kart entra em uma curva de 10 m de raio, e, a essa altura da corrida, seus pneus apresentam um coeficiente de atrito com o asfalto de 0,49. Considerando g=10 m/s² e 100 kg a massa do conjunto piloto-carro, assinale a alternativa correta.
•O piloto não poderá fazer a curva a 25 km/h.
•A energia cinética mínima para que o carro derrape é 2000 J.
•A Força centrípeta máxima para essa curva é 50% do peso do conjunto piloto-carro.
•O carro poderá fazer a curva a 25,2 km/h.
•O piloto pode decidir, no momento de entrar na curva, pelo coeficiente de atrito mas adequado ao caso.
O autódromo de Interlagos, em São Paulo, tem extensão de 4.309 metros, onde os GPs são disputados em 71 voltas. O dono da volta mais rápida em corridas foi o colombiano Juan Pablo Montoya, da (Williams-BMW), com 1'11"473, em 2004.A maior velocidade média de Juan Pablo Montoya no autódromo de Interlagos e o tempo total de prova caso mantivesse a média durante toda a prova são mais próximas de, respectivamente,
•270 km/h e 2h.•250 km/h e 1h25min.•220 km/h e 1h50min.• 220 km/ e 1h25min.•300 km/h e 1h10min
Calcule a soma dos valores referentes às questões corretas.
(3)Certas curvas de pistas de corrida são inclinadas para fora da curva, o que diminui a força centrífuga dos carros.(4)A inclinação das curvas em pistas de corrida tem como objetivo direcionar a força de atrito para o centro das mesmas, aumentando a força centrípeta.(4) Nas curvas inclinadas de pistas de corrida, uma das componentes da força normal do solo no carro aponta para o centro da trajetória, o que permite que o carro a execute em velocidade maior que em curvas planas.(8) A força normal do solo no carro nas pistas planas é perpendicular à direção centrípeta.(16) Em curvas planas, a força de atrito estático máxima é sempre menor ou igual ao peso do corpo.(32) Em curvas inclinadas a força de atrito sempre aponta para a parte mais baixa da curva.
Calcule a soma dos valores referentes às questões corretas.
(3)A derrapagem controlada consiste em uma situação onde há atrito estático nos quatro pneus do automóvel.(4)Uma vez que o atrito se torne dinâmico nos quatro pneus do carro, ele perde completamente o controle de seu movimento.(4) A derrapagem se caracteriza pelo caráter dinâmico da força de atrito entre os pneus e o solo.(8) A derrapagem controlada só acontece quando há atrito dinâmico e atrito estático atuando no carro ao mesmo tempo.(16) A derrapagem controlada pode deixar marcas no asfalto, produzir fumaça e desgastar os pneus do carro, e nada disso acontece se o carro não derrapar.(32) Nenhum carro pode derrapar em curva inclinada não lisa se estiver muito lento.
Dados sen 15º = 0,26 e cos 15º = 0,97, calcule a soma dos valores referentes às questões corretas.
(3)Numa curva inclinada de 15º em relação à horizontal, a força normal do solo no carro pode chegar ao dobro do peso do carro.(4)A força normal do solo no carro pode ser 50% maior que o peso do próprio carro quando a inclinação da pista em relação à horizontal for menor que 15º.(4) A força normal do solo no carro jamais ultrapassa o valor do peso do carro, pois caso contrário o carro iria se movimentar na direção vertical se afastando do solo.(8) Nas curvas inclinadas onde o movimento circular acontece num plano horizontal, há componente da força peso contribuindo para a resultante centrípeta, o que não acontece em curvas planas.(16) Como nas curvas inclinadas a normal produz componente que atua na direção centrípeta e a normal não tem um valor máximo a limitá-la, nessas curvas o carro nunca derrapa.
Calcule a soma dos valores referentes às questões corretas.
(3)Sofrer uma “força resultante de 10g” significa sofrer uma força resultante 10 kg maior que o peso do corpo.(4)Um piloto de avião que ao fazer uma curva sofre força de 10g sente o mesmo que se sustentasse sozinho dez homens iguais a ele acima de seu corpo.(4) A força responsável por fazer o piloto do avião executar o looping é feita pelo ar na asa do avião.(8) A força responsável por fazer o piloto executar um looping junto com o avião é feita pelo assento do avião.(16) A força que o piloto exerce no assento do avião quando executa uma curva sofrendo 10g é igual ou maior a 10 vezes a essa força quando o avião está em repouso.(32) Ao levantar vôo o piloto se sente mais pressionado contra o assento do que em repouso.(64) Na aterrissagem, imediatamente antes de chegar ao solo o piloto se sente menos pressionado contra o assento do que em repouso.
Como funciona a asa de um F1?O carro possui agora um botão no volante, que aciona o dispositivo que movimenta a asa. Quando o piloto pressiona este botão, um mecanismo modifica o ângulo de ataque, gerando menos arrasto aerodinâmico e fazendo o carro ganhar velocidade. Na foto abaixo o funcionamento fica bastante claro. À esquerda, a asa em posição normal. À direita, a asa aberta.
Assinale a alternativa correta.•O piloto deve fechar a asa para tentar ultrapassagem.•A asa fechada cria uma componente de força no sentido contrário ao do movimento do carro.•Deve-se abrir a asa logo antes de entrar numa curva.• Quanto menor o ângulo entre o plano da asa e a horizontal, menor a velocidade.•Se houvesse GPs em cidades com grande altitude, o recurso das asas seria ainda mais útil.
Extraído de http://blogdocapelli.warmup.com.br/2011/03/entendendo-a-asa-movel/
Segundo as regras da Fórmula 1, o peso mínimo do carro, de tanque vazio, com o piloto, é de 605 kg, e agasolina deve ter densidade entre 725 e 780 gramas por litro. Entre os circuitos nos quais ocorrem competiçõesdessa categoria, o mais longo é Spa-Francorchamps, na Bélgica, cujo traçado tem 7 km de extensão. O consumo médio de um carro da Fórmula 1 é de 75 litros para cada 100 km.Suponha que um piloto de uma equipe específica, que utiliza um tipo de gasolina com densidade de 750 g/L,esteja no circuito de Spa-Francorchamps, parado no box para reabastecimento. Caso ele pretenda dar mais 16voltas, ao ser liberado para retornar à pista, seu carro deverá pesar, no mínimo,A) 617 kg.B) 668 kg.C) 680 kg.D) 689 kg.E) 717 kg.
1 – No Saque Paralelo, o alcance é mais limitado que no saque diagonal;2 – No Saque Jornada nas Estrelas o objetivo é atingir a maior altura para ter o maior alcance;4 – No Saque paralelo o objetivo é atingir a menor altura máxima para que a bola chegue com maior velocidade horizontal na defesa adversária.8 – No Saque Jornada nas Estrelas a bola deve ter um vetor de lançamento mais próxima da orientação vertical do que no Saque Diagonal.16 – O Saque Jornada na Estrelas é mais difícil de executar porque precisa alcançar o ponto mais distante na área adversária.32 – Se um saque parou na rede, a altura máxima atingida pela bola foi necessariamente menor que a altura da rede.64 – Em um saque, o tempo que bola demora para atingir o ponto mais alto da trajetória é igual ao tempo que demora para ir desse ponto ao chão.128 – O tempo de descida da bola num saque que atinge o chão em geral é maior que o tempo de subida no mesmo saque.
Um saque diagonal é executado, atravessando a quadra de um vértice ao seu oposto. Nesse saque, o atleta lança a bola para cima e quando ela está no ponto mais alto, a 2,5m do chão, ele bate na bola, iniciando o lançamento oblíquo da mesma, que chega a 3m. A quadra mede 18m x 9m. Responda a soma dos valores referentes às assertivas corretas.1 – A bola demora cerca de 2s para executar todo o movimento oblíquo.2 – O valor inteiro mais próximo do alcance em metros é 20.4 – O valor da componente horizontal da velocidade inicial do lançamento oblíquo fica entre 54 km/h e 90 km/h.8 – A primeira velocidade da bola após o contato com o jogador que saca é menor que 50 km/h.16 – Esse saque começa mais rápido que 83 km/h.32 – A menor velocidade da bola durante a trajetória oblíqua acontece exatamente quando ela passa acima da rede.64 – Quando a bola passa acima da rede, sua componente vertical aponta para baixo.128 – A bola atinge o solo a aproximadamente 28 km/h.
O Saque Jornada nas Estrelas foi inventado por Bernard, da seleção Brasileira de Vôlei, na década de 1990. Completamente diferente dos saques tradicionais, Bernard lançava a bola na maior altura possível, o que dificultava a recepção do adversário. Batendo na bola a cerca de 1,5m do chão, chegava a lançar a bola a 25 m de altura. Responda a soma dos valores referentes às assertivas corretas.1 – O menor ângulo entre o vetor velocidade inicial do saque jornada nas estrelas e a horizontal deve ser no máximo 45º.2 – O vetor velocidade inicial do saque deve ter a componente horizontal da velocidade limitado, a fim de que a bola caia na área adversária.4 – A dificuldade da recepção se dava pelo fato de a bola alcançar a área adversária o mais longe possível da rede.8 – Os defensores adversários recebiam a bola com velocidade maior que 70 km/h.16 – A bola demorava mais de 4s para cair.32 – Se o lançamento demorou 4s, e a componente horizontal da velocidade inicial esteve entre 15km/h e 25km/h, a bola certamente atingiu a área adversária.