Humanitas 2017 — questão 48 de Física
Enunciado em texto
Uma caixa apoiada sobre um plano inclinado sem atrito está ligada a duas molas ideais, A e B, que têm suas extremidades fixas ao plano.
[Figura: um plano inclinado que desce da esquerda para a direita. A caixa está sobre ele, entre duas molas paralelas ao plano: a mola A, acima da caixa (do lado do alto da rampa), presa a um batente no alto; e a mola B, abaixo da caixa (do lado de baixo da rampa), presa a um batente embaixo.]
Sabendo que nessa situação a mola A está comprimida, a mola B está esticada e que não há resistência do ar, o diagrama das forças que atuam sobre a caixa está corretamente representado, fora de escala, por
(A) [Diagrama: uma força perpendicular ao plano, saindo da caixa para cima; uma força vertical para baixo; e duas forças paralelas ao plano, ambas apontando rampa abaixo.]
(B) [Diagrama: uma força perpendicular ao plano, saindo da caixa para cima; uma força vertical para baixo; uma força paralela ao plano apontando rampa acima; e outra paralela ao plano apontando rampa abaixo.]
(C) [Diagrama: quatro forças, todas paralelas ou perpendiculares ao plano: uma rampa acima, uma rampa abaixo, uma perpendicular ao plano para cima e uma perpendicular ao plano para baixo (para dentro da rampa); nenhuma força vertical.]
(D) [Diagrama: uma força vertical para cima; uma força perpendicular ao plano, para baixo (para dentro da rampa); e duas forças paralelas ao plano, ambas apontando rampa abaixo.]
(E) [Diagrama: uma força vertical para cima; uma força vertical para baixo; e duas forças paralelas ao plano, ambas apontando rampa abaixo.]
(Enunciado e figura: Vestibular Humanitas 2017, Prova de Conhecimentos Gerais — Humanitas/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas Humanitas e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quais forças agem na caixa, e em que sentido cada uma aponta.
Passo 1 — as forças de contato e de campo.
• Peso: a Terra puxa a caixa verticalmente para baixo.
• Normal: o plano empurra a caixa perpendicularmente ao plano, para fora dele. Como não há atrito, o plano não faz força ao longo da rampa.
Passo 2 — as molas. A mola A está acima da caixa e comprimida: mola comprimida empurra o que está em suas pontas, então ela empurra a caixa para longe dela, rampa abaixo. A mola B está abaixo da caixa e esticada: mola esticada puxa, então ela puxa a caixa em sua direção, também rampa abaixo.
Passo 3 — o diagrama. Quatro forças: peso vertical para baixo, normal perpendicular ao plano para cima, e duas forças elásticas paralelas ao plano, as duas rampa abaixo. É o diagrama (A).
Observação: com todas essas forças, a resultante aponta rampa abaixo, então nesse instante a caixa não está em equilíbrio: está acelerando rampa abaixo (por exemplo, oscilando entre as molas). A questão pede só o diagrama de forças nesse instante.
Por que não as outras: (B) põe uma das molas puxando rampa acima. (C) não tem o peso vertical e inventa uma força para dentro do plano. (D) troca o peso por uma força vertical para cima e a normal aponta para dentro do plano. (E) tem uma força vertical para cima no lugar da normal.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, imaginando que as molas “se opõem” uma à outra. Uma comprimida de um lado e uma esticada do outro empurram e puxam a caixa no mesmo sentido.
A ideia em uma frase: mola comprimida empurra, mola esticada puxa; somam-se a elas o peso, sempre vertical, e a normal, sempre perpendicular à superfície.
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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