ENEM 2013 PPL — questão 66 de Física
Enunciado em texto
Retirar a roda de um carro é uma tarefa facilitada por algumas características da ferramenta utilizada, habitualmente denominada chave de roda. As figuras representam alguns modelos de chaves de roda:
[Figura: três chaves de roda. Modelo 1: chave em cruz, com quatro braços iguais e um soquete na ponta de cada braço; ao lado, uma cota de 20 cm, que corresponde ao comprimento de um braço, do centro da cruz até a ponta. Modelo 2: chave em L, com o soquete na ponta do lado curto; cota de 30 cm ao longo do cabo comprido. Modelo 3: chave em T, com o soquete na ponta da haste e uma barra transversal que passa por um furo na haste; cota de 25 cm ao longo da barra transversal.]
Modelo 1
Modelo 2
Modelo 3
Em condições usuais, qual desses modelos permite a retirada da roda com mais facilidade?
a) 1, em função de o momento da força ser menor.
b) 1, em função da ação de um binário de forças.
c) 2, em função de o braço da força aplicada ser maior.
d) 3, em função de o braço da força aplicada poder variar.
e) 3, em função de o momento da força produzida ser maior.
(Enunciado e figura: ENEM 2013 PPL (2ª aplicação), Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: qual chave produz o maior efeito de giro no parafuso com o mesmo esforço das mãos.
Passo 1 — o que gira o parafuso. Não é a força sozinha, é o momento (torque) dela: força vezes braço, a distância do eixo de giro até a linha da força.
Quanto maior o momento obtido com a mesma força, mais fácil é soltar a porca.
Passo 2 — a vantagem da cruz. Na chave em cruz, a pessoa usa as duas mãos em pontas opostas: empurra uma ponta para baixo e puxa a outra para cima, com forças de mesmo valor e sentidos opostos. Isso é um binário. Os dois momentos giram no mesmo sentido e se somam. Com braços de 20 cm:
É como ter um braço de 40 cm. Na chave em L, com uma força na ponta, o braço é de 30 cm: . A chave em T, de 25 cm no total, também dá menos que 40 cm, seja com uma força numa ponta, seja com binário nas duas pontas.
Passo 3 — mais um ganho do binário. As duas forças opostas se cancelam como força: a resultante é zero. Elas só giram a chave, sem empurrá-la para os lados, e o soquete não escapa da porca.
Por que não as outras: (A) momento menor deixaria a tarefa mais difícil; (C) 30 cm é menor que os 40 cm de distância entre as forças do binário na cruz; (D) poder variar o braço não o torna maior que o da cruz; (E) o momento da chave 3 não é o maior.
⚠️ A armadilha: a alternativa C, olhando só o maior número da figura (30 cm). Isso vale para uma única força, mas na cruz as duas mãos trabalham juntas, e o braço efetivo do binário é a distância entre elas.
A ideia em uma frase: o que solta a porca é o momento da força; na chave em cruz, as duas mãos formam um binário cujos momentos se somam.
Resposta: alternativa B (modelo 1, pela ação de um binário de forças).
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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