a física nos esportes parte 1

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A Física nos Esportes Parte 1 V Ɵ 25m y

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Page 1: A física nos esportes parte 1

A Física nos EsportesParte 1

V

Ɵ

25m

y

Page 2: A física nos esportes parte 1

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

Page 3: A física nos esportes parte 1

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)

Page 4: A física nos esportes parte 1

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

Page 5: A física nos esportes parte 1

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

Page 6: A física nos esportes parte 1

Usar a normal para ajudar a fazer a curva

Fate:Atrito Estátic

o

N:Normal

da pista

no carro

Eixo de rotação

dos carros15º

Page 7: A física nos esportes parte 1

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

==→=− →

=−→+=→+=→°+=°→

=

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

Page 8: A física nos esportes parte 1

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”

Page 9: A física nos esportes parte 1

Saque paraleloAlcance=18mHmáx> 2,42m

Saque diagonalAlcance=20mHmáx >2,42m

Saque jornada nas estrelas

9m<Alcance<18mHmáx = A maior

possível(Bernard: 25m)

Page 10: A física nos esportes parte 1

Saque paraleloAlcance=18mHmáx= 2,42m

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

Page 11: A física nos esportes parte 1

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

Page 12: A física nos esportes parte 1

V=30m/sV=2 m/s

smkgII

I

I

QQIQI if

/.1616

151

)30.5,0(2.5,0

=→=→

+=→

−−=→

−=→∆=

16 kg.m/sImpulso =

Page 13: A física nos esportes parte 1

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

Page 14: A física nos esportes parte 1

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

Page 15: A física nos esportes parte 1

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.

Page 16: A física nos esportes parte 1

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.

Page 17: A física nos esportes parte 1

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.

Page 18: A física nos esportes parte 1

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

Page 19: A física nos esportes parte 1

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.

Page 20: A física nos esportes parte 1

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.

Page 21: A física nos esportes parte 1

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.

Page 22: A física nos esportes parte 1

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.

Page 23: A física nos esportes parte 1

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/

Page 24: A física nos esportes parte 1

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.

Page 25: A física nos esportes parte 1

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.

Page 26: A física nos esportes parte 1

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.

Page 27: A física nos esportes parte 1

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.