PUC-Campinas 2024 — questão 30 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: se a força resultante sobre a criança no balanço se anula em algum ponto da oscilação.

Passo 1 — as forças. Sobre a criança agem o peso P (vertical, para baixo) e a tração T das correntes (ao longo da corrente, para o ponto de suspensão). A resultante tem duas partes: uma tangente à trajetória, que muda o valor da velocidade, e uma na direção do raio (centrípeta), que muda a direção da velocidade.

Passo 2 — nos pontos mais altos. A velocidade é zero por um instante, então a parte centrípeta ($m v^2/L$) é zero. Mas a parte tangencial vale $P\,\text{sen}\,\theta$, com θ o ângulo da corrente com a vertical, e não é zero: é ela que faz a criança voltar. A resultante não se anula ali.

Passo 3 — no ponto mais baixo. A parte tangencial é zero (o peso e a tração estão na mesma reta vertical), mas a velocidade é máxima e a trajetória é curva: existe resultante centrípeta $m v^2/L$, com a tração maior que o peso. Também não se anula.

Passo 4 — no meio do caminho. As duas partes existem ao mesmo tempo. Conclusão: em nenhum ponto a resultante é nula.

Por que não as outras:

• (A): nos pontos mais altos a velocidade é nula, não a aceleração. Se a resultante fosse nula lá, a criança ficaria parada no alto;

• (B): nos extremos e nos pontos intermediários a resultante também existe;

• (C): a resultante só teria o valor do peso se a tração fosse nula; nos extremos ela vale P sen θ, menor que P;

• (E): resultante sempre nula significaria movimento retilíneo e uniforme, e o balanço faz curva e muda de rapidez o tempo todo.

⚠️ A armadilha: confundir “velocidade nula” com “força nula” e marcar a alternativa A. No ponto mais alto a criança está parada só por um instante, justamente porque há uma força puxando-a de volta.

A ideia em uma frase: no pêndulo a velocidade muda o tempo todo, de valor ou de direção, então a resultante nunca é zero: tangencial nos extremos, centrípeta embaixo, as duas no meio.

Resposta: alternativa D (sempre diferente de zero).