UEM 2015 (Inverno) — questão 30 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: aplicar a primeira lei de Newton ao bloco que desce o plano com velocidade constante.

Passo 1 — velocidade constante é equilíbrio: com $\vec{v}$ constante, a aceleração é nula e a resultante das forças é zero. Atuam o peso, a normal e o atrito. Decompondo o peso:

$$P_x = m\,g\,\text{sen}\,\theta$$

$$P_y = m\,g\cos\theta$$

Ao longo do plano, o atrito equilibra $P_x$; perpendicularmente, a normal equilibra $P_y$.

(01) Verdadeira. A velocidade aponta ao longo do plano, para baixo, fazendo $\theta$ com a horizontal; o peso é vertical. O ângulo entre a vertical e uma reta inclinada de $\theta$ em relação à horizontal é o complemento: $90^{\circ} - \theta$.

(02) Verdadeira. Resultante nula ao longo do plano: o atrito total tem o mesmo módulo de $P_x$ (e sentido oposto).

(04) Falsa. Normal e componente do peso têm mesmo módulo, mas agem no mesmo corpo: equilibram-se, não formam par ação-reação. A reação da normal é a força que o objeto faz sobre o plano; a reação do peso é a atração que o objeto exerce sobre a Terra.

(08) Verdadeira. Pela (02), o atrito vale $P_x = m\,g\,\text{sen}\,\theta$.

(16) Falsa. Movimento não exige força resultante; o que exige força resultante é mudar a velocidade. Com velocidade constante, a resultante é nula (primeira lei de Newton).

⚠️ A armadilha: a (04). Duas forças iguais e opostas sobre o mesmo corpo se equilibram; ação e reação estão sempre em corpos diferentes.

A ideia em uma frase: velocidade constante quer dizer resultante nula: no plano inclinado, o atrito iguala m g sen θ e a normal iguala m g cos θ.

Resposta: soma 11 (01 + 02 + 08).