EsPCEx 2023/2024 — questão 25 de Física

Gabarito CDinâmica — decomposição de forças: força mínima para manter a direção do movimentoConcurso de Admissão 2023/2024 · Exame Intelectual, 1º dia · Modelo A
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 25 de Física do EsPCEx 2023/2024

Enunciado em texto

Dois pescadores e um aprendiz estão puxando um barco pelo ponto 0 ao longo de um canal retilíneo localizado em uma região horizontal plana. Os dois pescadores e o aprendiz puxam o barco com forças de módulo F1F_1, F2F_2 e F3F_3, respectivamente, cujos módulos e direções de F1F_1 e F2F_2 são indicados no desenho. Todas as forças e o canal estão no mesmo plano horizontal. A intensidade da menor força F3F_3 que o aprendiz deve exercer sobre o barco para mantê-lo em uma direção paralela às margens é:

Dados: Considere sen 60° = cos 30° = √3/2 e cos 60° = sen 30° = 1/2

[Figura: vista de cima do canal, com margens paralelas. No ponto 0 do barco, F1F_1 = 400 N aponta para a frente e para uma das margens, a 60° da direção do canal; F2F_2 = 320 N aponta para a frente e para a outra margem, a 30° da direção do canal. Desenho ilustrativo – fora de escala.]

(A) 10 (203+8)10\,(20\sqrt3 + 8) N

(B) 10 (203−8)10\,(20\sqrt3 - 8) N

(C) 10 (203−16)10\,(20\sqrt3 - 16) N

(D) 10 (103+16)10\,(10\sqrt3 + 16) N

(E) 5 (103−16)5\,(10\sqrt3 - 16) N

(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2023/2024, 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 menor força do aprendiz para que a resultante fique paralela às margens.

A ideia: só a componente perpendicular às margens precisa ser anulada. A força mínima do aprendiz é perpendicular ao canal, com módulo igual à sobra perpendicular de F1F_1 e F2F_2.

As componentes perpendiculares ao canal (em sentidos opostos):

F1⊥=400sen⁡60∘=2003 NF2⊥=320sen⁡30∘=160 NF_{1\perp} = 400\operatorname{sen}60^\circ = 200\sqrt3\ \text{N} \qquad F_{2\perp} = 320\operatorname{sen}30^\circ = 160\ \text{N}

F3=2003−160=10 (203−16) N≈186 NF_3 = 200\sqrt3 - 160 = 10\,(20\sqrt3 - 16)\ \text{N} \approx 186\ \text{N}

Ela aponta para o lado de F2F_2.

⚠️ A armadilha: anular a resultante inteira. O barco deve andar ao longo do canal; só a parte que o empurraria para a margem precisa ser cancelada.

A ideia em uma frase: para manter uma direção, anule só a componente perpendicular a ela; a força mínima é exatamente essa componente, com sinal trocado.

Resposta: alternativa C.

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

Outras questões de Física do EsPCEx 2023/2024

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do EsPCEx 2023/2024 →

Mais questões de Dinâmica, de todas as bancas, resolvidas passo a passo. Ver todos os assuntos →