OBF 2025 (1ª fase, Nível III) — questão 5 de Física
Enunciado em texto
Eadweard Muybridge (1830–1904) foi um fotógrafo britânico pioneiro na captura de imagens em movimento e um dos precursores daquilo que mais tarde se tornaria o cinema.
Em 1878, ele filmou um cavalo galopando e resolveu uma antiga dúvida científica e artística: haveria um instante em que o cavalo ficasse com as quatro patas sem tocar o solo?
Abaixo, apresentamos um dos quadros de sua filmagem, que responde afirmativamente a essa questão.
[Foto: quadro da filmagem de Muybridge, com a silhueta escura de um cavalo galopando com o cavaleiro; as quatro patas do cavalo estão no ar, recolhidas sob o corpo, sem tocar o chão.]
ref: https://www.smithsonianmag.com/smithsonian-institution/how-19th-century-photographer-first-gif-galloping-horse-180970990
Seja a força resultante sobre o conjunto cavalo-cavaleiro e o centro de massa desse conjunto. Desprezando a resistência do ar, é correto afirmar que, durante o intervalo de tempo em que o cavalo não toca o solo:
(a) descreve um arco de parábola e .
(b) descreve um arco de parábola e é vertical e para baixo.
(c) descreve um arco de parábola e é horizontal e para frente (sentido de movimento do cavalo).
(d) descreve um segmento de reta horizontal e .
(e) descreve um segmento de reta horizontal e e é horizontal e para frente (sentido de movimento do cavalo).
(Enunciado e figura: Olimpíada Brasileira de Física 2025, 1ª fase, Nível III — 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: que força age sobre o cavalo com o cavaleiro enquanto eles estão no ar, e que caminho o centro de massa faz.
Passo 1 — as forças no ar. Com as quatro patas no ar, nada encosta no cavalo: o chão não empurra (não há força normal nem atrito) e a resistência do ar foi desprezada. Sobra só o peso do conjunto, que aponta para baixo:
Isso já elimina (A), (C), (D) e (E).
Passo 2 — o caminho do centro de massa. O centro de massa se move como se fosse uma pedra lançada: na horizontal não há força, então ele segue para frente com velocidade constante; na vertical, o peso faz ele subir freando e depois descer acelerando. Movimento uniforme na horizontal mais queda livre na vertical dá um arco de parábola, igual ao de uma bola chutada.
Por que não as outras: (A) e (D) dizem que a resultante é zero, mas o peso continua agindo no ar; (C) e (E) inventam uma força horizontal para frente, que só o chão poderia fazer (pelo atrito com as patas), e no ar não há chão; além disso, (E) diz ao mesmo tempo que a força é zero e que aponta para frente, o que se contradiz.
⚠️ A armadilha: achar que, se o cavalo continua indo para frente, alguma força o empurra para frente, e marcar (C). Não precisa: pela inércia, ele mantém a velocidade horizontal que já tinha quando saiu do chão.
A ideia em uma frase: no ar, sem resistência, a única força é o peso, e o centro de massa faz uma parábola como qualquer projétil.
Resposta: alternativa B (CM descreve um arco de parábola e a resultante é o peso, vertical e para baixo).
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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