UECE 2015.1 — questão 39 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: qual força produz o torque (momento) que faz o pêndulo ir e voltar.

Passo 1 — torque em relação ao ponto de suspensão. O pêndulo gira em torno do ponto onde o fio está preso no teto. O torque de uma força em relação a esse ponto é

$$\tau = F\,d$$

em que d é o braço: a distância do ponto de suspensão até a linha de ação da força. Força cuja linha passa pelo ponto de giro não faz torque (d = 0).

Passo 2 — as duas forças no objeto.

• Tração: está ao longo do fio, ou seja, aponta direto para o ponto de suspensão. Braço zero, torque zero.

• Peso: é vertical. Quando o pêndulo está afastado da vertical, a linha do peso não passa pelo ponto de suspensão: há braço, há torque. Esse torque sempre puxa o objeto de volta para a posição mais baixa, e é ele que mantém a oscilação.

Passo 3 — decompondo o peso. A componente do peso ao longo do fio também aponta para o ponto de suspensão (ou para longe dele): torque zero. Quem faz todo o torque é a componente perpendicular ao fio, $mg\,\text{sen}\,\theta$. O torque do peso é, portanto, o torque dessa componente.

Por que não as outras: (A) a tração passa pelo ponto de giro. (B) a componente do peso na direção do fio também. (D) a soma das forças radiais (tração e componente do peso ao longo do fio) é a resultante centrípeta, que curva a trajetória, mas não faz torque.

⚠️ A armadilha: a (D), porque fala em “força resultante”. A resultante centrípeta existe, mas aponta para o centro de rotação; só a parte tangencial do peso acelera ou freia o objeto ao longo do arco.

A ideia em uma frase: no pêndulo, a tração e tudo que está ao longo do fio passam pelo ponto de giro e não fazem torque; quem faz o pêndulo oscilar é o peso, pela sua componente perpendicular ao fio.

Resposta: alternativa C.