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MAPA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I- 52 2023.pdf

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MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I -
52/2023
P&D de Veículos
Os veículos têm diversos componentes de segurança, sendo um dos principais o sistema
de freios, que pode ser a disco ou a tambor, com acionamento hidráulico, pneumático
e/ou sistemas ABS. No sistema de freio a tambor, a frenagem ocorre quando as pastilhas
de freio são pressionadas contra um tambor de freio que está preso à roda. O sistema
de freio a disco, por outro lado, funciona com um disco de freio preso à roda e pastilhas
de freio que são pressionadas contra o disco para desacelerar o carro. Quando o
motorista pisa no pedal do freio, um pistão é acionado e empurra as pastilhas de freio
contra os discos (ou tambores) de freio, criando atrito e desacelerando o carro. O fluido
de freio também desempenha um papel importante no sistema, transmitindo a força do
pedal de freio para as pastilhas de freio. O sistema de frenagem também é equipado com
um sistema de assistência ao freio, como o sistema ABS (Sistema de Freios
Antibloqueio), que ajuda a prevenir o bloqueio das rodas e permite que o motorista
mantenha o controle do veículo durante a frenagem. Além do sistema de frenagem do
veículo, aconselha-se aos condutores realizarem a técnica de freio motor, a qual diminui
a velocidade do veículo sem precisar utilizar os freios de forma intensa; o freio motor é
A S S E S S O R I A A C A D Ê M I C A
A C A D Ê M I C A
(43) 99668 - 6495
(43) 98816 - 5388
realizado ao desacelerar o veículo por meio da redução de marchas, aproveitando a
resistência oferecida pelo motor e pela transmissão para diminuir a velocidade do
veículo.
Ao ser contratado(a) por uma nova montadora de veículos, você tem um novo projeto
junto à equipe de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa para analisar os sistemas de
frenagem já existentes e propor melhorias/atualizações. Nos sistemas de frenagem,
diversas são as variáveis que influenciam o desenvolvimento de diferentes tecnologias,
como, por exemplo, tempo de frenagem, possibilidades de pista molhada/escorregadia,
peso do veículo, durabilidade do equipamento, probabilidade de falhas, otimização de
energia etc. São variadas as possibilidades de análises e algumas delas são
apresentadas a seguir:
1. Testes com um sistema de frenagem já aplicado nos veículos atuais da montadora em
que você está atuando apresentam os seguintes resultados: o veículo de,
aproximadamente, 1100 kg iniciou no repouso e, em seguida, é acelerado
uniformemente por 15 segundos, atingindo a velocidade de 30 m/s. Ao atingir essa
velocidade, o veículo é freado e atinge o repouso 20 segundos após o início do
movimento.
a) Faça o gráfico de velocidade em função do tempo para o movimento descrito,
apresentando, no gráfico, o tipo de movimento (progressivo, retrógrado, acelerado,
retardado).
b) Calcule a distância total percorrida por esse veículo.
c) Qual é a força do sistema de frenagem, considerando que a força de desaceleração
foi totalmente resultante dos freios? Justifique o sinal (+ ou -) da sua resposta.
d) Nos sistemas internos do veículo, após finalizado o teste, foi observado que o freio
motor (sistema de redução de marchas) realizou trabalho com intensidade de 99000 J.
Assim, conclui-se que a força do sistema de frenagem foi menor que a observada
anteriormente, devido à dissipação de energia por aquecimento. A partir dessas
informações, qual é a porcentagem de dissipação de energia do sistema de frenagem?
2. Em outro teste em pistas controladas, um veículo (A) com massa de 1200 kg se
movendo a 200 km/h velocidade inicia frenagem com máxima capacidade, reduzindo sua
velocidade. Entretanto, em sua frente, há um veículo (B) com massa de 4000 kg e sem
velocidade. Há a colisão frontal entre A e B e, após a colisão, os dois veículos se movem
juntos com velocidade de 36 km/h. Qual é a variação de velocidade que a frenagem foi
capaz de realizar no veículo A imediatamente antes da colisão?

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MAPA - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I- 52 2023.pdf

  • 1. MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I - 52/2023 P&D de Veículos Os veículos têm diversos componentes de segurança, sendo um dos principais o sistema de freios, que pode ser a disco ou a tambor, com acionamento hidráulico, pneumático e/ou sistemas ABS. No sistema de freio a tambor, a frenagem ocorre quando as pastilhas de freio são pressionadas contra um tambor de freio que está preso à roda. O sistema de freio a disco, por outro lado, funciona com um disco de freio preso à roda e pastilhas de freio que são pressionadas contra o disco para desacelerar o carro. Quando o motorista pisa no pedal do freio, um pistão é acionado e empurra as pastilhas de freio contra os discos (ou tambores) de freio, criando atrito e desacelerando o carro. O fluido de freio também desempenha um papel importante no sistema, transmitindo a força do pedal de freio para as pastilhas de freio. O sistema de frenagem também é equipado com um sistema de assistência ao freio, como o sistema ABS (Sistema de Freios Antibloqueio), que ajuda a prevenir o bloqueio das rodas e permite que o motorista mantenha o controle do veículo durante a frenagem. Além do sistema de frenagem do veículo, aconselha-se aos condutores realizarem a técnica de freio motor, a qual diminui a velocidade do veículo sem precisar utilizar os freios de forma intensa; o freio motor é A S S E S S O R I A A C A D Ê M I C A A C A D Ê M I C A (43) 99668 - 6495 (43) 98816 - 5388
  • 2. realizado ao desacelerar o veículo por meio da redução de marchas, aproveitando a resistência oferecida pelo motor e pela transmissão para diminuir a velocidade do veículo. Ao ser contratado(a) por uma nova montadora de veículos, você tem um novo projeto junto à equipe de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa para analisar os sistemas de frenagem já existentes e propor melhorias/atualizações. Nos sistemas de frenagem, diversas são as variáveis que influenciam o desenvolvimento de diferentes tecnologias, como, por exemplo, tempo de frenagem, possibilidades de pista molhada/escorregadia, peso do veículo, durabilidade do equipamento, probabilidade de falhas, otimização de energia etc. São variadas as possibilidades de análises e algumas delas são apresentadas a seguir: 1. Testes com um sistema de frenagem já aplicado nos veículos atuais da montadora em que você está atuando apresentam os seguintes resultados: o veículo de, aproximadamente, 1100 kg iniciou no repouso e, em seguida, é acelerado uniformemente por 15 segundos, atingindo a velocidade de 30 m/s. Ao atingir essa velocidade, o veículo é freado e atinge o repouso 20 segundos após o início do movimento. a) Faça o gráfico de velocidade em função do tempo para o movimento descrito, apresentando, no gráfico, o tipo de movimento (progressivo, retrógrado, acelerado, retardado). b) Calcule a distância total percorrida por esse veículo. c) Qual é a força do sistema de frenagem, considerando que a força de desaceleração foi totalmente resultante dos freios? Justifique o sinal (+ ou -) da sua resposta. d) Nos sistemas internos do veículo, após finalizado o teste, foi observado que o freio motor (sistema de redução de marchas) realizou trabalho com intensidade de 99000 J. Assim, conclui-se que a força do sistema de frenagem foi menor que a observada anteriormente, devido à dissipação de energia por aquecimento. A partir dessas informações, qual é a porcentagem de dissipação de energia do sistema de frenagem? 2. Em outro teste em pistas controladas, um veículo (A) com massa de 1200 kg se movendo a 200 km/h velocidade inicia frenagem com máxima capacidade, reduzindo sua velocidade. Entretanto, em sua frente, há um veículo (B) com massa de 4000 kg e sem
  • 3. velocidade. Há a colisão frontal entre A e B e, após a colisão, os dois veículos se movem juntos com velocidade de 36 km/h. Qual é a variação de velocidade que a frenagem foi capaz de realizar no veículo A imediatamente antes da colisão?