ENEM 2022 — questão 108 de Física
Enunciado em texto
Tribologia é o estudo da interação entre duas superfícies em contato, como desgaste e atrito, sendo de extrema importância na avaliação de diferentes produtos e de bens de consumo em geral. Para testar a conformidade de uma muleta, realiza-se um ensaio tribológico, pressionando-a verticalmente contra o piso com uma força F, conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.
Mantendo-se a força F paralela à muleta, varia-se lentamente o ângulo entre a muleta e a vertical, até o máximo ângulo imediatamente anterior ao de escorregamento, denominado ângulo crítico. Esse ângulo também pode ser calculado a partir da identificação dos pontos de aplicação, da direção e do sentido das forças peso (P), normal (N) e de atrito estático (f_e).
O esquema que representa corretamente todas as forças que atuam sobre a muleta quando ela atinge o ângulo crítico é:
As alternativas desta questão são figuras — veja a imagem da prova acima.
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: escolher o diagrama que representa corretamente peso, normal e atrito estático sobre a muleta no ângulo crítico.
Esta questão não se resolve com conta. Ela se resolve com uma pergunta feita três vezes: onde cada força é aplicada? O enunciado até avisa — diz que o ângulo crítico "também pode ser calculado a partir da identificação dos pontos de aplicação".
Regra 1 — o peso é aplicado no centro de massa. Sempre. O enunciado marca o CM na figura justamente para isso. Qualquer alternativa que desenhe saindo da ponta que toca o chão está errada, e isso já elimina duas.
Regra 2 — normal e atrito nascem no contato. As duas são forças que o piso exerce, e o piso só toca a muleta na ponta de baixo. Elas têm de sair de lá, as duas do mesmo ponto. Qualquer alternativa que desenhe no meio da muleta está errada.
Regra 3 — os sentidos. é perpendicular ao piso, apontando para cima. aponta para baixo. E é horizontal, no sentido que impede o escorregamento.
Passo final — para que lado aponta o atrito? A força é paralela à muleta e aponta para baixo ao longo dela. Com a muleta inclinada, essa força tem uma componente horizontal que empurra a ponta na direção da inclinação — ou seja, tende a fazer a base escorregar para fora. O atrito estático faz o contrário: aponta para dentro, contra a fuga da base.
A alternativa correta é a única que satisfaz as três regras ao mesmo tempo: peso saindo do CM, normal e atrito saindo do ponto de contato, com o atrito apontando contra o escorregamento.
O que cada alternativa errada troca — vale ler, porque é um catálogo de erros clássicos:
• desenhar o peso na ponta (confundir ponto de aplicação com ponto de apoio);
• desenhar a normal no meio da muleta (esquecer que ela vem do piso);
• inverter o sentido do atrito (não perguntar para onde a base escorregaria).
Por que "ângulo crítico" importa aqui. É o ângulo máximo antes do escorregamento — o instante em que o atrito estático chega ao valor máximo, . Antes dele o sistema está em equilíbrio e as três forças se cancelam com ; depois dele, a muleta desliza. O diagrama pedido é o desse instante-limite, ainda em equilíbrio.
A ideia em uma frase: peso no centro de massa, normal e atrito no contato — e o atrito aponta contra o escorregamento que ainda não aconteceu.
Resposta: alternativa E.
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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