Questão 78 do ENEM 2012 — Ciências da Natureza

Para resolver a questão é preciso entender como a força de atrito entre pneu e pista se comporta durante a frenagem, distinguindo a roda que ainda rola daquela que travou e desliza.

Atrito estático x atrito cinético

Enquanto o carro freia sem os pneus derraparem, o ponto do pneu em contato com o solo está momentaneamente em repouso em relação à pista: atua ali o atrito estático. À medida que a pressão $\rho$ no pedal aumenta, a força de atrito estático $f_{at}$ cresce proporcionalmente, acompanhando a demanda de frenagem.

O atrito estático, porém, tem um valor máximo, dado por $f_{at(max)} = \mu_e \cdot N$, em que $\mu_e$ é o coeficiente de atrito estático e $N$ é a força normal. Se a frenagem exigir mais do que esse limite, a roda trava e passa a deslizar.

Com o deslizamento, o atrito passa a ser cinético. Como o coeficiente cinético é menor que o estático máximo ($\mu_c < \mu_e$), a força de atrito cai para um valor menor e se mantém praticamente constante, por mais que se aumente a pressão no pedal.

Comportamento esperado — carro SEM ABS

Sem ABS, ao pisar no freio a força de atrito sobe linearmente com a pressão $\rho$. Ao atingir o máximo do atrito estático, a roda trava: a força cai bruscamente para o valor do atrito cinético e permanece num patamar constante. O gráfico esperado é, portanto, uma reta crescente seguida de uma queda para um trecho horizontal.

Comportamento esperado — carro COM ABS

O ABS (Anti-lock Braking System) impede o travamento, mantendo a operação na região do atrito estático, mais eficiente para parar o carro. Ao se aproximar do limiar de travamento, o sistema alivia a pressão por instantes (a força cai um pouco) e logo a reaplica (a força sobe de novo), repetindo o ciclo muitas vezes por segundo. O gráfico esperado é uma reta crescente inicial que, ao chegar perto do topo, passa a exibir um padrão de "dentes de serra" (pequenas quedas e subidas sucessivas).

Conclusão

O comportamento pedido é, na ordem indicada (sem ABS e depois com ABS):

• Sem ABS: subida linear até o máximo estático, seguida de queda para um patamar constante (atrito cinético).
• Com ABS: subida linear seguida de um padrão serrilhado (dentes de serra) no topo.

A alternativa correta é a que apresenta esses dois comportamentos, nessa ordem — a alternativa A.