PUC-Campinas 2017 — questão 20 de Física
Enunciado em texto
Alguns relógios utilizam-se de um pêndulo simples para funcionarem. Um pêndulo simples é um objeto preso a um fio que é colocado a oscilar, de acordo com a figura abaixo.
[Figura: um suporte horizontal; dele pende um fio vertical com uma pequena esfera na ponta, na posição mais baixa. Uma linha tracejada em arco, passando pela esfera, indica a trajetória da oscilação.]
Desprezando-se a resistência do ar, este objeto estará sujeito à ação de duas forças: o seu peso e a tração exercida pelo fio. Pode-se afirmar que enquanto o pêndulo oscila, a tração exercida pelo fio
(A) tem valor igual ao peso do objeto apenas no ponto mais baixo da trajetória.
(B) tem valor igual ao peso do objeto em qualquer ponto da trajetória.
(C) tem valor menor que o peso do objeto em qualquer ponto da trajetória.
(D) tem valor maior que o peso do objeto no ponto mais baixo da trajetória.
(E) e a força peso constituem um par ação-reação.
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-Campinas 2017, Prova Geral — PUC-Campinas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas).
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar a tração do fio com o peso enquanto o pêndulo oscila.
Passo 1 — o objeto faz curva. A esfera percorre um arco de circunferência de raio L (o comprimento do fio). Todo corpo em trajetória circular precisa de uma resultante centrípeta, apontando para o centro (o ponto de suspensão), de valor .
Passo 2 — no ponto mais baixo. Ali a tração aponta para cima (para o centro) e o peso para baixo. A resultante centrípeta é a diferença:
No ponto mais baixo a velocidade é máxima (não nula), então T é maior que P.
Por que não as outras:
• (A) e (B): no ponto mais baixo T > P, como acabamos de ver;
• (C): é justamente no ponto mais baixo que T supera P. (Nos extremos, onde v = 0, a tração vale , menor que P; então ela nem é sempre maior, nem sempre menor);
• (E): ação e reação agem em corpos diferentes. O par da tração (fio puxando a esfera) é a esfera puxando o fio; o par do peso (Terra puxando a esfera) é a esfera puxando a Terra.
⚠️ A armadilha: a (A), pensar que no ponto mais baixo a esfera está “em equilíbrio” como um corpo pendurado parado. Ela passa por ali com velocidade máxima, fazendo curva, e por isso a resultante não é nula.
A ideia em uma frase: no ponto mais baixo o fio sustenta o peso e ainda fornece a resultante centrípeta: .
Resposta: alternativa D.
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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