Santa Casa 2020 — questão 63 de Física

Gabarito BDinâmica — atrito com normal criada pela aceleração do vagãoMedicina · Prova de Conhecimentos Gerais · Versão 3

Enunciado da questão 63 de Física do Santa Casa 2020 — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

A figura mostra um quadro pendurado na parede do fundo de um vagão de um trem que se move com aceleração horizontal constante $a_h = 2{,}0\ \text{m/s}^2$ . Em determinado instante, o quadro cai, deslizando em contato com a parede do vagão.

[Figura: a parede do fundo do trem, desenhada em perspectiva como um painel cinza vertical, com o quadro (retângulo azul) encostado nela. Legendas: “Parede do fundo do trem” e “Quadro”. À direita, uma seta horizontal com a legenda “Sentido do movimento e da aceleração horizontal” e, abaixo dela, o vetor $\vec{a}_h$ , também horizontal e para a direita, perpendicular à parede.]

Sabendo que o coeficiente de atrito dinâmico entre as superfícies da parede e do quadro vale 0,3 e que a aceleração gravitacional vale $10\ \text{m/s}^2$ , a aceleração vertical do quadro enquanto ele desliza pela parede é

(A) $6{,}8\ \text{m/s}^2$ .

(B) $9{,}4\ \text{m/s}^2$ .

(D) $12\ \text{m/s}^2$ .

(E) $4{,}0\ \text{m/s}^2$ .

(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2020, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: com que aceleração o quadro desce enquanto escorrega, encostado na parede do fundo.

Passo 1 — a força horizontal: a normal. O quadro acompanha o vagão na horizontal, então também tem aceleração $a_h = 2{,}0$ m/s² para a frente. Quem o empurra para a frente é a parede do fundo, que fica atrás dele: é a força normal. Pela 2ª lei de Newton na horizontal:

$N = m\,a_h = 2{,}0\,m$

Passo 2 — o atrito. Como o quadro desliza encostado na parede, o atrito é dinâmico, vertical e para cima (contra o escorregamento):

$f_{at} = \mu\,N = 0{,}3 \times 2{,}0\,m = 0{,}6\,m$

Passo 3 — a 2ª lei na vertical. Peso para baixo, atrito para cima:

$m\,a_v = m\,g - 0{,}6\,m$

$a_v = 10 - 0{,}6 = 9{,}4\ \text{m/s}^2$

Conferindo: se o trem não acelerasse, não haveria normal, nem atrito, e o quadro cairia com g = 10 m/s². A aceleração do trem cria a normal, e o atrito tira só um pouco da queda.

⚠️ A armadilha: calcular o atrito com o peso, como num bloco apoiado no chão: $\mu\,m\,g = 3m$ , o que daria 7 m/s² (que nem está nas alternativas). Aqui a parede é vertical: a normal é horizontal e vem da aceleração do vagão, não do peso.

A ideia em uma frase: a normal é sempre perpendicular à superfície de contato — numa parede vertical ela é horizontal, e aqui vale m·a do vagão.

Resposta: alternativa B (9,4 m/s²).

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.

Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.

Santa Casa 2020 — questão 63 de Física

Enunciado em texto

Resolução comentada

Vídeo em breve

Outras questões de Física do Santa Casa 2020