UEM 2014 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Um bloco A está sobre uma mesa plana e horizontal. Na extremidade direita desse bloco é conectado um fio, o qual passa por uma polia colocada na extremidade direita da mesa. A outra ponta do fio é conectada a um bloco B, que é suspenso por este fio de uma altura h em relação ao solo. Considerando que as massas dos blocos são, respectivamente, e , que os blocos são abandonados do repouso, que a distância entre a extremidade direita da mesa e o bloco A é 2h, e desprezando os atritos e a massa da polia, assinale o que for correto.
(01) Após os blocos serem abandonados até um instante antes de o bloco B tocar o solo, o módulo da aceleração do sistema é igual a , em que g é a aceleração gravitacional, e é o mesmo para ambos os blocos; porém sua direção e sentido são diferentes para os blocos A e B.
(02) O trabalho realizado pela força peso sobre o bloco B, do instante em que ele é abandonado até quando ele toca o solo, é positivo e igual a . Este é o trabalho total (somatório de todos os trabalhos) realizado pelas forças que atuam nos blocos A e B.
(04) Imediatamente antes do bloco B tocar o solo sua energia cinética é igual a .
(08) A força peso que atua sobre o bloco A e a força normal da mesa sobre esse bloco formam o par ação-reação descrito pela terceira lei de Newton, e por esse motivo o trabalho realizado por ambas as forças é nulo.
(16) Se tomarmos o solo como referencial para energia potencial gravitacional nula, então antes de os blocos serem soltos a energia potencial gravitacional total do sistema era igual a .
(Enunciado: Vestibular UEM 2014 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: analisar o sistema mesa–polia–bloco pendurado enquanto B cai a altura h (A, que está a 2h da borda, não chega a cair da mesa).
Passo 1 — a aceleração. A única força externa que move o conjunto é o peso de B:
(01) Verdadeira. Fio inextensível: os dois blocos têm aceleração de mesmo módulo; a de A é horizontal (para a direita) e a de B, vertical (para baixo).
(02) Verdadeira. O peso de B, descendo h, faz trabalho . As demais forças não somam trabalho: peso e normal em A são perpendiculares ao movimento; e as trações (fio ideal) fazem trabalho em A e em B, que se cancelam. Então o trabalho total sobre o sistema é (igual à energia cinética final do conjunto).
(04) Verdadeira. De :
(08) Falsa. Peso e normal atuam no mesmo corpo (A): não são par ação e reação. O trabalho delas é nulo, mas porque são perpendiculares ao deslocamento.
(16) Falsa. O bloco A também está acima do solo, na altura da mesa, e tem energia potencial . O total é , não só .
⚠️ A armadilha: na (02), somar o trabalho das trações. Num fio ideal, o que a tração dá a um bloco ela tira do outro: o saldo é zero.
A ideia em uma frase: no sistema ligado por fio ideal, só o peso de B trabalha: m_B·g·h vira energia cinética dos dois blocos.
Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).
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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