São Camilo 2025 (2º semestre) — questão 31 de Física
Enunciado em texto
Uma caixa pode ser levada para o alto de dois modos diferentes. No primeiro modo, a caixa é puxada com uma força de tração e sobe verticalmente, conforme mostra a figura 1. No segundo modo, a caixa é puxada com uma força de tração e sobe apoiada em um plano inclinado sem atrito, como mostra a figura 2.
[Figura 1: uma corda passa por uma polia no alto de uma estrutura; numa ponta, a caixa pendurada sobe na vertical, puxada pela força (seta vertical para cima); na outra ponta, uma pessoa no alto da estrutura puxa a corda. Duas linhas tracejadas horizontais marcam o deslocamento vertical h da caixa.]
[Figura 2: a caixa apoiada na base de um plano inclinado, puxada por uma corda paralela ao plano, com a força (seta ao longo do plano, para cima); a corda passa por uma polia no topo do plano e desce até uma pessoa que a puxa, no chão. Linhas tracejadas marcam o mesmo desnível h.]
(Imagem gerada por IA. https://designer.microsoft.com. Adaptado.)
Sabendo que nos dois modos a caixa sofre um mesmo deslocamento vertical h, em movimento retilíneo e uniforme e em um mesmo intervalo de tempo, tem-se que
(A) o trabalho realizado por é maior do que o trabalho realizado por .
(B) a potência desenvolvida por é maior do que a potência desenvolvida por .
(C) o trabalho realizado por é menor do que o trabalho realizado por .
(D) a potência desenvolvida por é igual à potência desenvolvida por .
(E) a variação de energia potencial gravitacional sofrida pela caixa é menor no modo 1 do que no modo 2.
(Enunciado e figura: Vestibular São Camilo 2025 (2º semestre), Medicina, Prova II — São Camilo/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário São Camilo e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: comparar trabalho e potência das duas trações, que levam a caixa à mesma altura, com velocidade constante, no mesmo tempo.
Passo 1 — as forças (MRU: resultante nula). No modo 1, a tração equilibra o peso inteiro: . No modo 2, o plano sem atrito sustenta parte do peso (pela normal), e a tração só equilibra a componente do peso ao longo do plano: . Então .
Passo 2 — os trabalhos. No modo 1, a caixa anda h; no modo 2, anda o comprimento L da rampa, com :
A força menor é compensada pelo caminho maior: os trabalhos são iguais. Faz sentido: em MRU a energia cinética não muda, e o trabalho da tração vai todo para a energia potencial, que é mgh nos dois casos (sem atrito, nada se perde).
Passo 3 — as potências. Potência é trabalho dividido pelo tempo. Mesmos trabalhos, no mesmo intervalo de tempo:
Por que não as outras: (A) e (C) os trabalhos são iguais. (B) é maior, mas a caixa no modo 2 anda mais depressa (percorre L > h no mesmo tempo): dá o mesmo produto. (E) a variação de energia potencial é mgh nos dois modos, pois o desnível é o mesmo.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, pensando “força maior, potência maior”. O plano inclinado reduz a força, mas não reduz o trabalho nem a potência: ele troca força por distância.
A ideia em uma frase: sem atrito e em MRU, o trabalho para subir uma altura h é sempre mgh, qualquer que seja o caminho; no mesmo tempo, a potência também é a mesma.
Resposta: alternativa D (a potência de é igual à de ).
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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