FACISB 2019 — questão 61 de Física

Gabarito DEstática — polia móvel e equilíbrio de rotação de um bloco suspenso por dois fiosProcesso Seletivo Medicina · Prova Objetiva
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 61 de Física do FACISB 2019

Enunciado em texto

O bloco A, homogêneo e com a forma de um paralelepípedo reto-retângulo, é mantido em equilíbrio pelo bloco B por meio de um sistema formado por duas polias e dois fios ideais. Os fios são verticais e estão presos ao bloco A em dois pontos convenientes de modo que sua base se mantenha paralela ao solo horizontal, sem apresentar movimento de rotação ou de translação.

[Figura: uma polia grande presa ao teto. Um fio sai de um ponto do bloco A, à esquerda do centro de massa (CM), sobe pelo lado esquerdo da polia grande, passa por cima dela e desce pelo lado direito até o eixo de uma polia menor, que fica pendurada nesse fio. Um segundo fio passa por essa polia menor: uma ponta desce até um ponto do bloco A à direita do CM e a outra ponta desce até o bloco B. Embaixo do bloco A, cotas: x é a distância horizontal entre o fio da esquerda e o CM; y, entre o CM e o fio da direita.]

Sabendo que as distâncias entre as retas verticais que passam pelos fios distam x e y do centro de massa (CM) do bloco A, a razão xy\frac{x}{y} é igual a

(A) 34\frac{3}{4}

(B) 23\frac{2}{3}

(C) 13\frac{1}{3}

(D) 12\frac{1}{2}

(E) 14\frac{1}{4}

(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2019 — FACISB/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a razão x/y entre os braços dos dois fios em relação ao CM do bloco A.

Passo 1 — a tensão no fio da polia pequena. O fio que passa pela polia pequena sustenta B, então sua tensão é T=PBT = P_B. Fio ideal, polia ideal: a tensão é a mesma nas duas pontas, inclusive na que puxa o lado direito de A.

Passo 2 — a tensão no fio da polia grande. A polia pequena está pendurada nesse fio e é puxada para baixo pelos dois ramos do outro fio, cada um com T. Para ela ficar em equilíbrio (massa desprezível), o fio de cima tem de puxar com:

T1=2 TT_1 = 2\,T

Esse mesmo fio passa pela polia grande (fixa) e desce até o lado esquerdo de A, puxando com 2T.

Passo 3 — equilíbrio de rotação de A. Em relação ao CM, o peso de A não dá momento. Os dois fios, ambos para cima, tendem a girar o bloco em sentidos opostos:

2T⋅x=T⋅y2T \cdot x = T \cdot y

xy=12\frac{x}{y} = \frac{1}{2}

Conferindo: o fio mais tenso (2T) fica mais perto do CM, e o menos tenso (T), mais longe: os momentos se equilibram.

⚠️ A armadilha: achar que os dois fios têm a mesma tensão (aí x = y, razão 1, sem alternativa) ou inverter a relação e responder 2. A polia pequena é móvel: o fio que a sustenta tem o dobro da tensão.

A ideia em uma frase: a polia móvel dobra a tensão no fio que a segura; no equilíbrio, tensão maior pede braço menor.

Resposta: alternativa D (12\frac{1}{2}).

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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