PUC-SP 2011 (inverno) — questão 17 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o valor da força de atrito que atuou ao longo dos 20 m de rampa.

Passo 1 — a energia no alto. O caixote parte do repouso a 4 m de altura:

$$E_{\text{inicial}} = m\,g\,h = 1 \times 10 \times 4 = 40\ \text{J}$$

Passo 2 — a energia no pé da rampa. Altura zero e velocidade 4 m/s:

$$E_{\text{final}} = \frac{m\,v^2}{2} = \frac{1 \times 4^2}{2} = 8\ \text{J}$$

Passo 3 — o que o atrito levou. A diferença, 40 − 8 = 32 J, foi dissipada pelo atrito ao longo dos 20 m:

$$f_{at} \times 20 = 32$$

$$f_{at} = \frac{32}{20} = 1{,}6 = \frac{8}{5}\ \text{N}$$

⚠️ A armadilha: usar a altura (4 m) como distância percorrida pelo atrito: 32/4 = 8 N, que não aparece. O atrito age ao longo de toda a rampa, 20 m. Outra é esquecer a energia cinética final e achar 40/20 = 2 N.

A ideia em uma frase: trabalho do atrito = energia mecânica perdida; divida pela distância percorrida ao longo da rampa.

Resposta: alternativa E (8/5 N).