Freios da moto: Por que o freio da frente é mais "forte"?

Todos que andam de motocicleta sabem que o freio da frente é mais intenso, além de não derrapar em uma frenagem.

Mas a que se deve este fato?

A moto movimenta-se com uma velocidade que pode ser aplicada ao seu centro de massa, como mostra a figura.

O centro de massa o centro de toda a distribuição de massa de um corpo.

Quando a moto for freada ocorre uma inércia do seu centro de massa, mas, como a moto está em contato com o asfalto através das rodas, ela irá formar um eixo de giro, através do qual o "peso" será deslocado para a frente. Isto devido a inércia.

Dizemos que a moto sofre um torque, que é o equivalente a uma força de rotação.

O atrito da moto, que irá parará-la, depende do contato das rodas desta com o asfalto. Isto, pois a força de atrito (cinética ou estática) é numericamente igual ao produto do coeficiente de atrito, caracterizado entre os materiais em contato, e a força normal.

f = μN

A normal é uma força de contato perpendicular às superfícies em contato.

Com a tendência de giro da moto o contato da roda da frente com o asfalto aumenta muito mais do que o contato da roda de trás, ou seja, a força normal.

Assim sendo, frear com o freio dianteiro será mais efetivo, pois se conseguirá uma maior força de atrito entre o pneu e o asfalto, pois possui maior força normal na roda dianteira.

Também explica o porque a moto derrapa mais ao ser freada com o freio traseiro, pois teremos menos contato entre as superfícies, diminuindo a força de atrito.

Teorema das cascas esféricas

O texto é do livro "Forças Fatais" da editora Saber Horrível

Não viso difamar o livro, pelo contrário. É um livro de divulgação científica com uma linguagem muito boa e simplificada.

O que não posso concordar é com um erro como o do texto marcado.

Provavelmente o autor se baseia na equação da gravitação universal de Isaac Newton:

r nesta equação é a distância entre os centros de massas dos corpos e como ao atingir o centro da Terra a distância será zero a força gravitacional tenderá ao infinito, ou seja, será muito intensa.

Mas o mesmo Newton em seus livros (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica) estruturou o teorema das cascas esféricas.

Este teorema envolve cálculo integral (que aliás, Isaac Newton foi um dos pais juntamente com Leibniz) e não é meu objetivo neste blog aprofundar a física em discussões numéricas avançadas ou em uma linguagem que chamaria de fisiquês, mesmo que por muitas vezes pareça.

Este teorema diz que um corpo dentro de uma esfera oca não sentirá os efeitos da força gravitacional desta esfera. Ou seja, a medida que entramos para dentro do planeta poderemos ignorar a atração gravitacional de toda uma porção esférica de planeta que deixamos para trás. Sendo assim, a força gravitacional diminuiria a medida que nos aproximamos do centro do planeta e no interior dele (se fosse possível chegar lá) a atração gravitacional seria ZERO, pois toda a massa do planeta corresponderia a uma esfera a qual estaríamos dentro.

Isto é uma espécie de Gaiola de Faraday para a gravitação.

A Gaiola de Faraday diz que o campo elétrico no interior de um condutor é nulo, possuindo assim efeitos de blindagem elétrica. Mas este é outro assunto.

REFERÊNCIAS:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Teorema_das_cascas_esf%C3%A9ricas

Deslocamento do eixo de rotação e terremotos

O terremoto no Japão (11/3/2011) deslocou o eixo de rotação da Terra em mais de 10 cm.

A Terra possui dois movimentos famosos: translação e rotação.

A medida que vai fazendo o seu giro ao redor do Sol (anos), ela dá voltas em torno de si (dias).

O eixo de rotação da Terra possui uma inclinação de cerca de 23,5°. Esta inclinação nos permite ter variações climáticas no nosso planeta ao longo de um ano conhecidas como estações do ano. Se é verão no hemisfério sul temos uma inclinação como a da figura, com o hemisfério sul direcionado para o Sol, graças ao eixo de rotação terrestre.

Mas como pode um terremoto deslocar o eixo de rotação da Terra?

O terremoto movimenta uma grande quantidade de massa de um lado para o outro. E isso rearranja a distribuição de massa na Terra.

Esta redistribuição de massa altera uma característica física denominada momento de inércia.

O momento de inércia, quando em uma distribuição uniforme, controla a velocidade de rotação de um objeto. Como o exemplo de uma bailarina abrindo e fechando os braços.

Ou seja, o centro de distribuição de massa do nosso planeta foi alterado.

Mas mais do que controlar a velocidade de rotação, quando a distribuição de massa é alterada, isso modifica o eixo de rotação. Como um ventilador que teve uma de suas hélices amassada.

No vídeo o ventilador está sem uma de suas hélices, mas a idéia da variação da rotação é praticamente equivalente (pois foi alterado o momento de inércia do ventilador). Repare como ele perde aquele eixo estável o qual fazia sua rotação normal, isto porque o eixo deu um salto.

É importante salientar que esta mudança no eixo de rotação não afeta em nada o clima.

Isto porque a circunferência da Terra é da ordem de 40000 km. Logo, 10 cm comparados a 40000 km não são praticamente nada em termos físicos.

Pensando pelos graus de inclinação do eixo de rotação (23,5°), este teria sido alterado apenas na sua sétima casa decimal, ou seja, uma alteração muitíssimo pequena (ficaria algo como: 23,5000009°). Nada suficiente para modificar as estações do ano.

REFERÊNCIAS:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Momento_de_in%C3%A9rcia

Microgravidade

Recebi este vídeo de um ex-professor da faculdade, Fernando Lang.

As explicações também são dele.

Ahn... ok! Físicos são pessoas especiais que não tiveram infância e querem brincar com brinquedos caros.

Muito interessante esse filme em "microgravidade"!

Uma bela motivação para discutir com nossos alunos. É importante alertar para eles que o local onde se encontra a Estação Espacial é bem próximo da Terra, a apenas 360 km da superfície, e que, portanto, a intensidade do campo gravitacional lá é de fato cerca de 8,8 N/kg ou 8,8 m/s². Entretanto, como a Estação está acelerada a 8,8 m/s², há sobre cada objeto no interior da Estação (no sistema sistema de referência da Estação), uma força inercial que somada à força gravitacional que a Terra exerce, fornece uma força resultante (quase) nula.

Na verdade somente há um ponto dentro da Estação onde efetivamente a resultante é nula: no centro de massa da Estação. Em todos os outros pontos da Estação, a resultante das duas forças não é nula e o nome que se dá para essa resultante é "força de maré". A orientação e a intensidade da "força de maré" dentro da Estação é variável e se a dimensão característica da Estação for cerca de 10 m, a intensidade máxima da "força de maré" será cerca de um milhão de vezes menor do que a força gravitacional. Daí a razão pela qual se denomina aquele ambiente de "laboratório de microgravidade" e não "laboratório de gravidade zero".