PUC-Rio 2023 (Grupo 2) — questão 22 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a normal da rampa sobre a caixa.

Passo 1 — achar o ângulo pela aceleração. Sem atrito, a aceleração ao longo da rampa vem só da componente do peso paralela a ela:

$$a = g\sin\theta \Rightarrow \sin\theta = \frac{6{,}0}{10} = 0{,}6$$

$$\cos\theta = \sqrt{1 - 0{,}36} = 0{,}8$$

Passo 2 — a normal. Perpendicularmente à rampa não há aceleração; a normal equilibra a componente perpendicular do peso:

$$N = m\,g\cos\theta = 2{,}0 \cdot 10 \cdot 0{,}8 = 16\ \text{N}$$

⚠️ A armadilha: tomar a normal igual ao peso, 20 N (alternativa D), como se a caixa estivesse num plano horizontal. Outra é calcular m · a = 12 N (alternativa B): essa é a resultante, que é paralela à rampa, não a normal.

A ideia em uma frase: no plano inclinado sem atrito, a aceleração dá o seno do ângulo, e a normal é mg cos θ.

Resposta: alternativa C (16 N).