EEAR 2024 (CFS 1) — questão 83 de Física
Enunciado em texto
A figura a seguir representa a trajetória do movimento circular uniforme, realizado totalmente num plano vertical em um local onde há gravidade, em que um veículo está, durante todo o movimento, em contato com um trilho . Nessa figura estão assinaladas quatro posições (1, 2, 3 e 4). A posição 1 está diametralmente oposta a posição 3, assim como a posição 2 está em relação a 4. As posições 3 e 1 pertencem a linha tracejada na vertical (V) e, respectivamente, são a posição mais elevada e menos elevada da trajetória. Enquanto as posições 4 e 2 pertencem a linha tracejada na horizontal (H) e paralela ao solo.
Assinale a alternativa que indica corretamente uma relação entre os módulos das reações normais (N1, N2, N3 e N4) em cada uma dessas posições (N1 na posição 1, N2 na posição 2, N3 na posição 3 e N4 na posição 4).
[Figura: um trilho circular num plano vertical, com o ponto mais baixo encostado no solo. Uma linha tracejada vertical (V) passa pela posição 3, no alto, e pela posição 1, embaixo; uma linha tracejada horizontal (H) passa pela posição 4, à esquerda, e pela posição 2, à direita. Uma seta indica o “Trilho”. O veículo não aparece desenhado.]
a) N1<N3 e N4=N2
b) N1>N3 e N4=N2
c) N1>N3>N4>N2
d) N1=N3=N4=N2
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2024 — 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: comparar a força normal do trilho sobre o veículo nas quatro posições do looping.
Passo 1 — o que o MCU exige. No movimento circular uniforme, a componente das forças na direção do raio é a força centrípeta, , com o mesmo módulo em todos os pontos e sempre apontando para o centro. O veículo corre por dentro do trilho: embaixo o trilho o empurra para cima, no alto o empurra para baixo, sempre para o centro.
Passo 2 — embaixo (1): a normal aponta para o centro (para cima) e o peso para fora (para baixo):
Passo 3 — no alto (3): a normal e o peso apontam ambos para o centro (para baixo):
Passo 4 — nas laterais (2 e 4): o peso é vertical, tangente à trajetória, e não tem componente na direção do raio. Só a normal aponta para o centro:
(Para a velocidade continuar constante nesses pontos, o motor ou o atrito do trilho compensam o peso na direção tangente; isso não afeta a normal.)
Juntando: . Daí e .
Por que não as outras: (A) inverte embaixo e em cima; (C) põe N4 maior que N2, mas as duas posições são simétricas; (D) esquece que o peso ajuda no alto e atrapalha embaixo.
⚠️ A armadilha: achar que, sendo o movimento uniforme, a normal é a mesma em todo lugar (alternativa D). A resultante centrípeta é a mesma; a normal muda porque o peso entra a favor ou contra.
A ideia em uma frase: no looping, a normal é Fc + P embaixo, Fc nas laterais e Fc − P no alto.
Resposta: alternativa B (N1 > N3 e N4 = N2).
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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