PUC-RS 2015 — questão 2 de Física
Enunciado em texto
INSTRUÇÃO: Para responder à questão 2, analise a situação descrita.
Um geólogo, em atividade no campo, planeja arrastar um grande tronco petrificado com auxílio de um cabo de aço e de uma roldana. Ele tem duas opções de montagem da roldana, conforme as ilustrações a seguir, nas quais as forças F e T não estão representadas em escala.
Montagem 1: A roldana está fixada numa árvore; e o cabo de aço, no tronco petrificado.
[Figura: à esquerda, o tronco deitado; à direita, uma árvore com a roldana presa a ela por uma haste horizontal. O cabo sai do tronco, passa por baixo da roldana e volta por cima. No trecho de cima (a ponta livre) há a seta F apontando para a esquerda; no trecho de baixo, junto ao tronco, a seta T aponta para a direita, para a árvore.]
Montagem 2: A roldana está fixada no tronco petrificado; e o cabo de aço, na árvore.
[Figura: o tronco à esquerda, agora com a roldana presa a ele; o cabo, preso à árvore, passa pela roldana. No trecho de cima (a ponta livre) a seta F aponta para a direita; no trecho de baixo a seta T também aponta para a direita, para a árvore.]
Considerando que, em ambas as montagens, a força aplicada na extremidade livre do cabo tem módulo F, o módulo da força T que traciona o bloco será igual a
(A) F, em qualquer das montagens.
(B) F/2 na montagem 1.
(C) 2F na montagem 1.
(D) 2F na montagem 2.
(E) 3F na montagem 2.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2015 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: com que força o tronco é puxado em cada montagem, quando o geólogo puxa a ponta livre do cabo com força F.
Passo 1 — a tração no cabo é F em todo ele. Num cabo leve que passa por uma roldana sem atrito, a tração é a mesma de ponta a ponta. Se o geólogo puxa com F, cada trecho do cabo puxa com F.
Passo 2 — montagem 1 (roldana fixa na árvore). Só um trecho do cabo está preso ao tronco. A roldana fixa apenas muda a direção da força: o tronco é puxado com
Passo 3 — montagem 2 (roldana presa no tronco). Agora a roldana anda junto com o tronco: é uma roldana móvel. Os dois trechos do cabo (o que vai para a árvore e a ponta livre) puxam a roldana para o mesmo lado, cada um com F:
Conferindo as alternativas: a (A) erra a montagem 2; a (B) e a (C) erram a montagem 1, onde a força é F; a (E) conta um trecho de cabo a mais. Sobra a (D).
⚠️ A armadilha: achar que a roldana sempre “ajuda” e escolher B ou C para a montagem 1. Roldana fixa não multiplica força, só muda a direção; quem dobra a força é a roldana móvel.
A ideia em uma frase: roldana fixa só desvia a força; roldana móvel é puxada pelos dois trechos do cabo e recebe o dobro.
Resposta: alternativa D (2F na montagem 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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