UEM 2016 (Inverno) — questão 33 de Física
Enunciado em texto
Molécula anfifílica é uma molécula composta por uma parte hidrofílica que possui afinidade com a água e por outra parte hidrofóbica com aversão à água. Quando moléculas desse tipo são misturadas com a água, formam-se, a partir de uma dada concentração de moléculas, agregados moleculares (também denominados micelas) em suspensão. Nessa situação, desconsiderando o movimento Browniano, se estabelece um equilíbrio mecânico desses agregados moleculares suspensos na água. Considerando esta descrição, assinale o que for correto:
(01) O sentido da força com que a Terra atrai gravitacionalmente um agregado molecular (uma micela) é contrário ao sentido da força promovida pelo atrito interno da solução coloidal.
(02) A direção da força promovida pelo atrito interno da solução coloidal é a mesma da força peso do agregado molecular.
(04) A força com que a Terra atrai um agregado molecular em suspensão é desprezível quando comparada à força promovida pelo atrito interno do meio aquoso.
(08) Se a força peso de um agregado suspenso for maior que a força promovida pelo atrito interno da solução coloidal, o agregado terá uma aceleração resultante com módulo menor do que o da aceleração gravitacional.
(16) Se os agregados moleculares tiverem a forma de um bastão, poderão sofrer possíveis torques devido à sua forma geométrica.
(Enunciado: Vestibular UEM 2016 (Inverno) — 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: aplicar as leis de Newton a uma micela em equilíbrio, com o peso equilibrado pela força de “atrito interno” do meio (Física com Química).
Passo 1 — o modelo da questão: a micela está em equilíbrio mecânico; as forças verticais sobre ela são o peso (para baixo) e a força do atrito interno (viscosidade) do meio, que a sustenta (para cima). Equilíbrio é resultante nula: as duas têm mesma direção, sentidos opostos e mesmo módulo.
(01) Verdadeira. O peso aponta para baixo e a força de atrito interno, que o equilibra, para cima: sentidos contrários.
(02) Verdadeira. Ambas são verticais: mesma direção (com sentidos opostos).
(04) Falsa. Se o peso fosse desprezível perto da força de atrito, a resultante não seria nula. No equilíbrio, as duas forças têm o mesmo módulo.
(08) Verdadeira. Com , a resultante aponta para baixo e vale :
O atrito “rouba” parte da aceleração: o agregado acelera para baixo, mas menos que em queda livre.
(16) Verdadeira. Num corpo alongado, as forças do meio podem se distribuir de modo desigual ao longo dele e não passar pelo centro de massa: surgem torques que podem girá-lo. (Numa esfera, por simetria, isso não acontece.)
Atenção: num líquido real, quem sustenta um corpo parado é o empuxo; a força viscosa só aparece com movimento relativo (como na velocidade terminal). A questão chama de “atrito interno da solução” a força total do meio que equilibra o peso, e a resolução segue esse modelo.
⚠️ A armadilha: na (04), achar que, por serem minúsculas, as micelas não sentem a gravidade. Elas a sentem; o que acontece é que o meio a equilibra.
A ideia em uma frase: equilíbrio mecânico é resultante nula: o peso da micela é equilibrado por uma força do meio, de mesmo módulo, mesma direção e sentido oposto.
Resposta: soma 27 (01 + 02 + 08 + 16).
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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