Simulado FUVEST 2027 (2ª edição) — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Duas crianças estão sobre boias (A e B) inicialmente em repouso em uma piscina. Em dado instante, a criança da boia A exerce sobre a boia B uma força F cuja direção é perpendicular à linha que une os centros das boias, conforme mostrado na figura a seguir.
Note e adote: Considere que o centro de massa do conjunto criança + boia se localiza no centro geométrico da boia e que cada criança permanece em cima de sua boia. O sentido de rotação (horário ou anti-horário) refere-se ao sentido da rotação de cada boia em relação ao seu próprio eixo (perpendicular ao plano da figura e passando pelo seu centro) visto “de cima”, como mostrado na figura.
Considerando que a força é aplicada apenas durante um intervalo de tempo muito curto, é correto afirmar em relação ao movimento que se segue:
(A) A boia B se deslocará na direção e sentido da força, sem rotacionar, e a boia A permanecerá em repouso.
(B) Os centros das duas boias se deslocarão na mesma direção e em sentidos opostos, ao mesmo tempo em que a boia A terá uma rotação no sentido horário e a boia B terá uma rotação no sentido anti-horário.
(C) Os centros das duas boias se deslocarão na mesma direção e em sentidos opostos, e não haverá rotação de nenhuma das boias.
(D) As duas boias sofrerão uma rotação no sentido anti-horário, mas seus centros permanecerão em repouso.
(E) Os centros das duas boias se deslocarão na mesma direção e em sentidos opostos, ao mesmo tempo em que ambas as boias sofrerão uma rotação no sentido anti-horário.
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: o que acontece com cada boia depois do empurrão — os centros se movem? cada boia gira? para que lado?
Passo 1 — o movimento dos centros. Pela 3ª lei de Newton, se A empurra B com , então B empurra A com . As duas forças têm a mesma direção (a da seta na figura) e sentidos opostos. Logo os dois centros saem do repouso nessa mesma direção, um para cada lado. Isso já elimina (A) e (D).
Passo 2 — a rotação. A força não passa pelo centro de nenhuma das boias: ela é aplicada na borda, no ponto de contato. Força fora do centro produz torque, e torque faz girar. Isso elimina (C).
Passo 3 — para que lado cada uma gira? É aqui que quase todo mundo erra. Olhe a figura de cima, com a seta apontando para baixo:
· Na boia B, a força aponta para baixo e é aplicada do lado esquerdo do centro de B. Empurrar para baixo à esquerda do centro roda a boia no sentido anti-horário.
· Na boia A, a reação aponta para cima e é aplicada do lado direito do centro de A. Empurrar para cima à direita do centro também roda no sentido anti-horário.
Por que as duas giram para o mesmo lado? Porque a força e o braço trocam de sinal ao mesmo tempo: a força inverte o sentido e muda de lado em relação ao centro. Dois sinais trocados dão o mesmo torque. É o mesmo efeito de um binário: duas forças opostas aplicadas em pontos diferentes giram o conjunto todo para um lado só.
Isso elimina (B), que coloca uma no horário e outra no anti-horário.
Resposta: alternativa E.
Resolução em vídeo
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