FUVEST 2013 — questão 21 de Física
Enunciado em texto
O pêndulo de um relógio é constituído por uma haste rígida com um disco de metal preso em uma de suas extremidades. O disco oscila entre as posições A e C, enquanto a outra extremidade da haste permanece imóvel no ponto P. A figura ao lado ilustra o sistema. A força resultante que atua no disco quando ele passa por B, com a haste na direção vertical, é
[Figura: o ponto fixo P no alto; a haste vai de P até o disco, desenhado na posição A, à esquerda e abaixo de P. Um arco tracejado liga A, B (ponto mais baixo, logo abaixo de P, com a haste vertical tracejada) e C, à direita, na mesma altura de A. Ao lado, uma seta para baixo.]
a) nula.
b) vertical, com sentido para cima.
c) vertical, com sentido para baixo.
d) horizontal, com sentido para a direita.
e) horizontal, com sentido para a esquerda.
Note e adote: g é a aceleração local da gravidade.
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2013, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: a direção e o sentido da força resultante no disco no ponto mais baixo da oscilação.
Passo 1 — quais forças agem no disco em B. Só duas: o peso, vertical para baixo, e a força da haste, que em B está na vertical, puxando para cima, em direção a P. As duas são verticais; então a resultante também é vertical. Isso já elimina (D) e (E).
Passo 2 — ela é nula? Não. Em B o disco passa com velocidade máxima, fazendo uma curva (um arco de circunferência com centro em P). Todo movimento curvo precisa de uma resultante centrípeta, apontando para o centro da curva:
O centro da curva é P, acima do disco: a resultante aponta para cima. Isso quer dizer que a força da haste é maior que o peso: .
Passo 3 — e a componente tangente? Em B não há força na direção do movimento (horizontal): é exatamente o ponto em que a velocidade para de crescer e começa a diminuir. Por isso a resultante é só centrípeta.
⚠️ A armadilha: pensar “em B a velocidade é máxima e não está variando, então a resultante é nula” e marcar a (A). O módulo da velocidade não varia naquele instante, mas a direção varia, e isso exige a resultante centrípeta.
A ideia em uma frase: no ponto mais baixo do pêndulo, a resultante é a centrípeta: vertical, apontando para o ponto de suspensão.
Resposta: alternativa B (vertical, para cima).
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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