UEM 2021 (Conhecimentos Específicos) — questão 34 de Física

Gabarito 31Dinâmica — caixa solta sobre esteira: atrito cinético, impulso, energia e referenciais inerciaisVestibular · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 34 de Física do UEM 2021 (Conhecimentos Específicos)

Enunciado em texto

Uma pessoa encontra-se em repouso em relação ao solo. Ela solta, de uma altura desprezível, uma caixa de 2kg sobre uma esteira. Em relação ao solo, essa esteira se move horizontalmente com velocidade constante e igual a 2m/s (em módulo). Considere o coeficiente de atrito cinético igual a 0,5 entre a caixa e a esteira e o módulo da aceleração da gravidade igual a 10m/s². Além disso, considere que o solo seja um referencial inercial e despreze a resistência do ar. Assinale o que for correto.

(01) Do referencial da pessoa, a quantidade de movimento (em módulo) adquirida pela caixa, do momento em que entra em contato com a esteira até começar a se movimentar solidariamente a ela, é de 4N.s.

(02) Do referencial da pessoa, a energia cinética adquirida pela caixa, do momento em que entra em contato com a esteira até começar a se movimentar solidariamente a ela, é 4J.

(04) O referencial da esteira pode ser considerado um referencial inercial.

(08) Do referencial da esteira, o módulo da velocidade da caixa no instante em que ela entra em contato com a esteira é de 2m/s.

(16) O intervalo de tempo entre o instante em que a caixa entra em contato com a esteira e o instante em que a caixa passa a se movimentar solidariamente a ela é de 0,4s.

(Enunciado: Vestibular UEM 2021, 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 a caixa, que chega parada (em relação ao solo) e é arrastada pelo atrito até atingir a velocidade da esteira.

(01) Verdadeira. A caixa sai de 0 e chega a 2 m/s:

ΔQ=2⋅2=4 N⋅s\Delta Q = 2 \cdot 2 = 4\ \text{N} \cdot \text{s}

(02) Verdadeira.

Ec=2⋅222=4 JE_c = \frac{2 \cdot 2^2}{2} = 4\ \text{J}

(04) Verdadeira. A esteira se move com velocidade constante em relação ao solo, que é inercial. Todo referencial em MRU em relação a um inercial também é inercial.

(08) Verdadeira. Para quem está na esteira, a caixa chega com a velocidade relativa 0−2=−20 - 2 = -2 m/s: módulo 2 m/s, para trás. (A altura é desprezível, então a velocidade vertical também é.)

(16) Verdadeira. O atrito cinético é a resultante horizontal:

a=μg=0,5⋅10=5 m/s2a = \mu g = 0{,}5 \cdot 10 = 5\ \text{m/s}^2

t=Δva=25=0,4 st = \frac{\Delta v}{a} = \frac{2}{5} = 0{,}4\ \text{s}

⚠️ A armadilha: na (04), achar que “está se movendo, então não é inercial”. O que estraga o referencial é a aceleração; velocidade constante não.

A ideia em uma frase: o atrito cinético acelera a caixa com a = μg até ela igualar a velocidade da esteira; e a esteira, em MRU, é referencial inercial.

Resposta: soma 31 (01 + 02 + 04 + 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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