Uma montanha russa é um brinquedo de parque de diversões que usa a gravidade para mover um carrinho de passageiros sobre um trilho ondulado. Nos modelos antigos, como o da figura, o trem só seguia um caminho único, descendo e subindo, sem os efeitos especiais de hoje em dia, tais como “loops”, em que se viaja de cabeça para baixo. Veja que, nos pontos marcados B e C da figura, é como se o carrinho estivesse realizando instantaneamente um movimento circular de raios iguais a R₁ = 10 m e R₂ = 5 m, respectivamente. Nesses modelos, o carrinho, de massa M = 150 kg, era arrastado até o ponto mais alto da trajetória (iniciando a corrida a partir do repouso no ponto A), por um trilho especial chamado cremalheira, e daí por diante a gravidade era a única fonte externa de energia para o carrinho. No modelo da figura, as alturas H₁, H₂ e H₃ são respectivamente 15 m, 2 m e 10 m. Considere que a aceleração da gravidade g = 10 m/s² e que os atritos são desprezíveis para este sistema.


a) Calcule a velocidade do carrinho nos pontos B, C e D.
b) Encontre o valor da força normal realizada pelo trilho sobre o carrinho no ponto B.
c) Se o passageiro não estivesse usando o cinto de segurança no ponto C, ele sairia voando do carrinho? Ou não? Justifique a sua resposta.