UFLA 2021 (PAS, 2ª etapa) — questão 20 de Física

Enunciado em texto
Um carro de corrida de massa 700 Kg atravessa um trecho de pista em linha reta horizontal, percorrendo uma distância de 100 metros em 5 segundos. Sabe-se que neste veículo atuam, além da força peso , uma força Normal , de 7,433 x N, uma força de atrito do pneu como solo , de 4,000 x N, uma força proporcionada pelo motor de 1,5 x N e, ainda, uma força causada por uma corrente de vento de 5,000 x N e que forma um ângulo de 60° com a superfície da pista.
[Figura: um carro de corrida de perfil, voltado para a direita. A partir do centro do carro: N vertical para cima, P vertical para baixo, horizontal para a direita e inclinada para baixo e para a esquerda, com um ângulo de 60° marcado entre ela e a horizontal. Abaixo, à esquerda, uma seta horizontal para a esquerda, .]
Sabendo disso e considerando g = 10 m/s² e cos (60°) = , e sen (60°) = , qual é o trabalho T realizado pela força resultante que atua no carro e qual a sua potência? Assinale a alternativa CORRETA.
A) T = 1,075 X J, p = 2,15 X W
B) T = 1,500 X J, p = 3,00 X W
C) T = 1,925 X J, p = 3,85 X W
D) T = 2,215 X J, p = 5,00 X W
(Enunciado e figura: PAS/UFLA 2ª etapa (Grupo XXI, triênio 2020–2022), prova de 25/09/2021 — Universidade Federal de Lavras.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Lavras (UFLA) e à sua Coordenadoria Geral de Processos Seletivos (COPESE/UFLA).
Resolução comentada
O que a questão pede: o trabalho da força resultante nos 100 m e a potência correspondente nos 5 s.
Passo 1 — decompor a força do vento. Ela faz 60° com a pista e aponta para trás e para baixo:
Passo 2 — a vertical se anula. O peso é N. Para baixo: 7000 + 433 = 7433 N, exatamente a normal dada. O carro não sai da pista, e a resultante vertical é nula (é isso que confirma o sentido para baixo do vento).
Passo 3 — a resultante horizontal. Para a frente, o motor; para trás, o atrito e a componente horizontal do vento:
Passo 4 — o trabalho. A resultante tem o mesmo sentido do deslocamento de 100 m:
Passo 5 — a potência (média). Trabalho dividido pelo tempo:
Conferindo: a potência também é a resultante vezes a velocidade média: 10 750 N × (100 m / 5 s) = 10 750 × 20 = 215 000 W. Mesmo valor.
⚠️ A armadilha: calcular o trabalho só da força do motor, esquecendo o atrito e o vento: 15 000 × 100 = 1,5 × 10⁶ J e 3,0 × 10⁵ W, a alternativa B. A questão pede o trabalho da resultante. Outro deslize é pôr a componente vertical do vento (433 N) na horizontal, o que dá 10 567 N e um trabalho que não está nas alternativas.
A ideia em uma frase: a resultante é motor menos atrito menos a componente horizontal do vento, 10 750 N; nos 100 m ela realiza 1,075 × 10⁶ J, e em 5 s isso dá 2,15 × 10⁵ W.
Resposta: alternativa A (T = 1,075 × J e p = 2,15 × W).
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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