OBF 2024 (1ª fase, Nível II) — questão 1 de Física
Enunciado em texto
Uma escavadeira de brinquedo motorizada está se deslocando sobre um piso liso em direção oblíqua a uma região de piso acarpetado. Ao invés de rodas, o brinquedo possui esteiras rolantes (como um tanque de guerra) e para fazer uma curva é preciso mudar a velocidade de rolamento relativa entre as esteiras. A figura representa o instante em que o brinquedo (T), tendo percorrido a trajetória S, está na iminência de se mover sobre o carpete (representado em verde). Considerando que o contato do carpete com a esteira rolante faz com que esta se mova mais lentamente, qual o número da curva pontilhada que melhor representa a trajetória do brinquedo sobre o carpete?
[Figura: um retângulo verde (o carpete) com a borda de cima horizontal. Sobre essa borda está o brinquedo T, vindo de cima e da esquerda pela trajetória pontilhada S, que é uma reta inclinada cerca de 30° em relação à vertical, descendo para a direita. A lâmina da frente do brinquedo está inclinada: o lado esquerdo dela está mais baixo, já encostando na borda do carpete. Do ponto onde está o brinquedo saem cinco curvas pontilhadas sobre o carpete, numeradas da esquerda para a direita: 1 começa quase vertical e vai curvando para a esquerda; 2 é uma reta mais próxima da vertical que S; 3 é uma reta que continua a direção de S; 4 e 5 vão curvando para a direita, afastando-se da vertical, e a 5 é a que mais se aproxima da horizontal.]
(a) 1
(b) 2
(c) 3
(d) 4
(e) 5
(Enunciado e figura: Olimpíada Brasileira de Física 2024, 1ª fase, Nível II — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: como fica o caminho do brinquedo depois que ele entra no carpete, onde as esteiras andam mais devagar.
Passo 1 — qual esteira entra primeiro. O brinquedo chega inclinado, descendo para a direita. Por isso a esteira do lado esquerdo da figura alcança a borda do carpete antes da outra (repare que a lâmina está mais baixa à esquerda).
Passo 2 — o que acontece durante a entrada. Por um instante, a esteira da esquerda já está no carpete e anda mais devagar, enquanto a da direita ainda está no piso liso e anda mais rápido. Esteira de um lado mais lenta faz o brinquedo virar para esse lado (é assim que um tanque faz curva). Então ele gira um pouco para a esquerda, ficando mais “de frente” para o carpete, mais perto da vertical.
Passo 3 — depois que as duas esteiras entraram. Agora as duas andam igualmente devagar, a diferença de velocidade acabou e o brinquedo para de girar: segue em linha reta, só que numa direção mais próxima da vertical que a de S. Essa é a curva 2.
Por que não as outras: a 3 seria o caminho se nada mudasse (mesma direção de S); a 4 e a 5 viram para o lado errado, que só aconteceria se a esteira da direita entrasse primeiro ou se o carpete acelerasse as esteiras; a 1 continua curvando o tempo todo, o que exigiria uma diferença de velocidade entre as esteiras que já não existe depois que as duas estão no carpete.
⚠️ A armadilha: marcar a 1, achando que o brinquedo continua virando. A virada só acontece durante a passagem pela borda, enquanto uma esteira está num piso e a outra no outro; depois disso o caminho volta a ser reto.
A ideia em uma frase: é a refração da luz em versão de brinquedo: ao entrar no meio mais lento, o caminho dobra para perto da perpendicular à borda e segue reto.
Resposta: alternativa B (curva 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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