EsPCEx 2017/2018 — questão 22 de Física

Gabarito ADinâmica — plano inclinado com atrito e associação de roldanas móveisConcurso de Admissão 2017/2018 · Exame Intelectual, 1º dia · Modelo A
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 22 de Física do EsPCEx 2017/2018

Enunciado em texto

Um bloco A de massa 100 kg sobe, em movimento retilíneo uniforme, um plano inclinado que forma um ângulo de 37° com a superfície horizontal. O bloco é puxado por um sistema de roldanas móveis e cordas, todas ideais, e coplanares. O sistema mantém as cordas paralelas ao plano inclinado enquanto é aplicada a força de intensidade F na extremidade livre da corda, conforme o desenho abaixo.

Todas as cordas possuem uma de suas extremidades fixadas em um poste que permanece imóvel quando as cordas são tracionadas.

Sabendo que o coeficiente de atrito dinâmico entre o bloco A e o plano inclinado é de 0,50, a intensidade da força F⃗\vec F é

Dados: sen 37° = 0,60 e cos 37° = 0,80. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s².

[Figura: o bloco A sobe um plano inclinado de 37°, puxado, paralelamente ao plano, por um sistema de três roldanas móveis em série; cada corda tem uma ponta presa num poste no alto da rampa, e a força F⃗\vec F é aplicada na ponta livre da última corda. Desenho ilustrativo – fora de escala.]

(A) 125 N

(B) 200 N

(C) 225 N

(D) 300 N

(E) 400 N

(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2017/2018, 1º dia, Modelo A.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.

Resolução comentada

O que a questão pede: a força F na ponta da corda para o bloco subir com velocidade constante.

Passo 1 — a força necessária no bloco. Em MRU a resultante é nula. Ao longo do plano, puxando para cima, é preciso vencer a componente do peso e o atrito, ambos para baixo da rampa:

T=mgsen⁡37∘+μ mgcos⁡37∘=1 000×0,60+0,50×1 000×0,80=600+400=1 000 NT = mg\operatorname{sen}37^\circ + \mu\,mg\cos37^\circ = 1\,000 \times 0{,}60 + 0{,}50 \times 1\,000 \times 0{,}80 = 600 + 400 = 1\,000\ \text{N}

Passo 2 — as roldanas. Cada roldana móvel ideal divide por 2 a força necessária. São três:

F=1 00023=125 NF = \frac{1\,000}{2^3} = 125\ \text{N}

⚠️ A armadilha: contar só duas roldanas (250 N) ou esquecer o atrito (600/8 = 75 N).

A ideia em uma frase: com n roldanas móveis em série, a força na ponta é a força necessária dividida por 2ⁿ.

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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