EEAR 2022 (CFS 2) — questão 80 de Física

Enunciado em texto
A figura a seguir representa um trabalhador (T) de massa igual a “m” dentro de um elevador (E) de massa igual a “M”. Esse trabalhador mantém o sistema trabalhador-elevador-polia-cabos (TEPC) em repouso ao segurar o cabo que passa pela polia (P), essa última presa ao teto pelo cabo .
Considerando:
1 - o módulo da aceleração da gravidade igual a “g”;
2 - os cabos e a polia ideais;
3 - não há momentos produzidos nesse sistema.
[Figura: uma polia P presa ao teto pelo cabo . O cabo passa pela polia: o ramo da esquerda desce e se prende ao teto do elevador E; o ramo da direita desce, atravessa o teto do elevador e chega às mãos do trabalhador T, que está de pé no piso do elevador.]
Entre as alternativas, assinale aquela que indica corretamente a expressão do módulo da força (F) que o trabalhador deve aplicar no cabo para manter o sistema TEPC em repouso.
a)
b)
c)
d)
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2022 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: a força que o trabalhador faz no cabo para o conjunto ficar parado.
Passo 1 — a tração no cabo. Cabo e polia ideais: a tração é a mesma nos dois ramos de . Como o trabalhador puxa o cabo com F, a tração em todo é F.
Passo 2 — isolar o conjunto elevador + trabalhador. As forças entre o trabalhador e o piso são internas e se cancelam. De fora, agem: o peso total para baixo e dois ramos do cabo puxando para cima, cada um com F (um preso no teto do elevador, outro nas mãos do trabalhador):
Um detalhe que a questão não pede: separando o trabalhador, , então o piso o empurra com . Isso só é possível se . Com um elevador real, mais pesado que a pessoa, ela seria erguida do piso antes de conseguir segurar o conjunto. A pergunta, porém, é só sobre F.
⚠️ A armadilha: a alternativa D, , esquecendo que o cabo sustenta o conjunto duas vezes: pelo teto do elevador e pelas mãos do trabalhador.
A ideia em uma frase: quem puxa a corda de dentro do próprio sistema conta duas vezes: dois ramos de cabo seguram o peso total, e cada um leva metade.
Resposta: alternativa A ().
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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