UEA 2017 (SIS, 1ª série) — questão 48 de Física
Enunciado em texto
Uma esfera de aço é abandonada, a partir do repouso, em diferentes situações. Assinale a alternativa na qual a força resultante sobre essa esfera será diferente de zero.
(A) [Figura: esfera apoiada no fundo de um sulco em forma de V, encostada nas duas paredes inclinadas.]
(B) [Figura: esfera apoiada sobre um plano inclinado (uma rampa que desce da esquerda para a direita).]
(C) [Figura: esfera apoiada no fundo de um rebaixo de paredes verticais e fundo horizontal.]
(D) [Figura: esfera apoiada sobre uma superfície horizontal.]
(E) [Figura: esfera pendurada por uma corrente presa a um teto horizontal.]
(Enunciado e figura: SIS UEA 2017, Prova de Acompanhamento I — UEA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: em qual situação a esfera, solta em repouso, não fica em equilíbrio, isto é, começa a se mover.
Passo 1 — a ideia. Se a força resultante for zero, a esfera solta em repouso continua em repouso (primeira lei de Newton). Se não for zero, ela acelera. Então basta procurar a situação em que a esfera não consegue ficar parada.
Passo 2 — analisando cada caso. Em todos atua o peso, vertical para baixo.
Em D, a superfície horizontal empurra para cima com uma normal igual ao peso: resultante nula. Em C, a esfera está no fundo horizontal do rebaixo: mesma coisa. Em E, a tração da corrente, vertical para cima, equilibra o peso. Em A, as duas paredes do V empurram a esfera inclinadas, uma para cada lado; as componentes horizontais se cancelam por simetria e as verticais somadas equilibram o peso.
Em B, a única superfície é a rampa, e a normal dela é perpendicular à rampa, inclinada. Uma força inclinada não consegue cancelar sozinha o peso vertical: sobra a componente do peso paralela à rampa, . A esfera desce rolando.
⚠️ A armadilha: achar que em A a esfera também desce porque está “num plano inclinado”. Ela está em dois planos inclinados ao mesmo tempo, simétricos; um empurra para um lado e o outro para o outro, e a resultante fica zero, como no fundo de um vale.
A ideia em uma frase: a normal é sempre perpendicular à superfície: numa rampa sozinha ela não equilibra o peso, e a esfera desce.
Resposta: alternativa B (esfera sobre o plano inclinado).
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.