UERJ 2016 (2º Exame de Qualificação) — questão 35 de Física
Enunciado em texto
Considere um patinador X que colide elasticamente com a parede P de uma sala. Os diagramas abaixo mostram segmentos orientados indicando as possíveis forças que agem no patinador e na parede, durante e após a colisão. Note que segmento nulo indica força nula.
[Tabela de diagramas. Em cada célula há dois pontos: X (o patinador) à esquerda e P (a parede) à direita. As forças são setas horizontais, desenhadas com a ponta encostada no ponto em que agem.]
| Diagrama | Forças durante a colisão | Forças após a colisão |
|---|---|---|
| I | X: seta para a esquerda; P: seta para a direita, do mesmo tamanho | X: nenhuma seta; P: nenhuma seta |
| II | X: seta longa para a esquerda; P: seta curta para a direita | X: seta longa para a esquerda; P: seta curta para a direita |
| III | X: seta para a esquerda; P: nenhuma seta | X: seta para a esquerda; P: nenhuma seta |
| IV | X: nenhuma seta; P: nenhuma seta | X: seta para a esquerda; P: seta para a direita, do mesmo tamanho |
Supondo desprezível qualquer atrito, o diagrama que melhor representa essas forças é designado por:
(A) I
(B) II
(C) III
(D) IV
(Enunciado e figura: Vestibular Estadual UERJ 2016, 2º Exame de Qualificação — DSEA/UERJ.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).
Resolução comentada
O que a questão pede: quais forças horizontais agem no patinador e na parede durante o choque e depois dele.
Passo 1 — durante a colisão. O patinador empurra a parede (para a direita, no desenho), e a parede empurra o patinador (para a esquerda). É um par ação e reação: pela terceira lei de Newton, as duas forças têm a mesma intensidade, a mesma direção e sentidos opostos, e agem em corpos diferentes.
Passo 2 — depois da colisão. O patinador já se afastou: não há mais contato com a parede. Sem atrito, nenhuma força horizontal age sobre ele. Ele volta com velocidade constante, sem precisar de força nenhuma para isso (inércia). E, sem o patinador, também não há força dele sobre a parede.
Passo 3 — comparar. Durante: setas iguais e opostas em X e em P. Depois: nada. É o diagrama I.
Por que não os outros: o II mostra forças de tamanhos diferentes, o que viola a terceira lei, e ainda mantém as forças depois do choque. O III põe força só no patinador, como se a parede não sentisse nada; e o IV não tem força nenhuma durante o choque, justamente quando há contato.
⚠️ A armadilha: achar que, como o patinador se move para trás depois da batida, alguma força continua agindo sobre ele (diagramas II, III e IV). Pela primeira lei de Newton, para continuar em movimento com velocidade constante não é preciso força.
A ideia em uma frase: no choque, as forças são um par ação e reação, iguais e opostas; acabado o contato, e sem atrito, não sobra força nenhuma.
Resposta: alternativa A (diagrama I).
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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