UFLA 2022 (PAS, 1ª etapa, junho) — questão 9 de Física
Enunciado em texto
Na obra ‘Discursos sobre duas novas ciências’, Galileu Galilei descreve o movimento de corpos sobre o plano inclinado. Contudo, a explicação para tal, como conhecemos hoje, veio anos depois com sir. Isaac Newton e suas Leis acerca dos movimentos sobre os planos inclinados, as Leis de Newton e os tipos de forças. Considere duas rampas idênticas, separadas por uma distância d, em que um bloco de massa m escorrega da rampa da esquerda para a direita, como exemplificado na figura abaixo.
[Figura: uma pista em forma de “U” aberto: uma rampa à esquerda descendo, um trecho horizontal e uma rampa à direita subindo. Um bloco aparece no alto da rampa da esquerda e outro no alto da rampa da direita; uma linha tracejada com setas mostra o caminho do bloco: desce a rampa da esquerda, percorre o trecho horizontal e sobe a rampa da direita.]
Considere N a normal, P o peso, fat a força de atrito e v a velocidade. O diagrama de força que representa, de maneira CORRETA a força atuante sobre o bloco na descida na rampa da esquerda, e na subida na rampa da direita, é:
A) [Na descida (rampa tracejada caindo da esquerda para a direita): fat ao longo da rampa, para cima e para a esquerda; N perpendicular à rampa, para cima e para a direita; P vertical, para baixo. Na subida (rampa subindo da esquerda para a direita): N perpendicular à rampa, para cima e para a esquerda; fat ao longo da rampa, para cima e para a direita; P vertical, para baixo.]
B) [Na descida: fat ao longo da rampa, para cima e para a esquerda; N perpendicular à rampa, para cima e para a direita; P perpendicular à rampa, para baixo e para a esquerda (oposto a N). Na subida: N perpendicular à rampa, para cima e para a esquerda; fat ao longo da rampa, para baixo e para a esquerda; P perpendicular à rampa, para baixo e para a direita (oposto a N).]
C) [Na descida: fat ao longo da rampa, para cima e para a esquerda; N perpendicular à rampa, para cima e para a direita; P vertical, para baixo. Na subida: N perpendicular à rampa, para cima e para a esquerda; fat ao longo da rampa, para baixo e para a esquerda; P vertical, para baixo.]
D) [Na descida: fat ao longo da rampa, para cima e para a esquerda; N perpendicular à rampa, para cima e para a direita; P vertical, para baixo; e uma seta v ao longo da rampa, para baixo e para a direita. Na subida: N perpendicular à rampa, para cima e para a esquerda; v ao longo da rampa, para cima e para a direita; fat ao longo da rampa, para baixo e para a esquerda; P vertical, para baixo.]
(Enunciado e figura: PAS/UFLA 1ª etapa (Grupos XXII e XXIII), prova de 26/06/2022 — 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 diagrama certo das forças sobre o bloco quando ele desce a rampa da esquerda e quando sobe a da direita.
Passo 1 — o peso. É a atração da Terra: sempre vertical, para baixo, qualquer que seja a inclinação da rampa. Isso já elimina a B, que desenha o peso perpendicular à rampa.
Passo 2 — a normal. É a força de contato que a rampa faz no bloco: sempre perpendicular à superfície, apontando para fora dela. Na rampa da esquerda (que cai para a direita), aponta para cima e para a direita; na da direita (que sobe para a direita), para cima e para a esquerda.
Passo 3 — o atrito. O atrito cinético é paralelo à superfície e contrário ao movimento do bloco em relação a ela:
• na descida, o bloco desliza rampa abaixo (para baixo e para a direita), então o atrito aponta rampa acima, para cima e para a esquerda;
• na subida, o bloco desliza rampa acima (para cima e para a direita), então o atrito aponta rampa abaixo, para baixo e para a esquerda.
Na subida, a alternativa A desenha o atrito rampa acima, a favor do movimento: errado.
Passo 4 — velocidade não é força. A D tem as três forças certas, mas inclui a velocidade v como se fosse mais uma seta do diagrama de forças. Velocidade não é força e não entra num diagrama de forças. Sobra a C, com P vertical, N perpendicular à rampa e atrito contra o movimento nas duas situações.
⚠️ A armadilha: achar que o atrito sempre aponta “para cima da rampa” porque é assim no bloco que desce (é o que faz a alternativa A). O atrito não tem direção fixa: ele se opõe ao deslizamento. Quando o bloco sobe, o atrito aponta para baixo, junto com a componente do peso, e os dois o freiam.
A ideia em uma frase: peso sempre vertical, normal sempre perpendicular à superfície, atrito sempre contra o deslizamento: na descida, rampa acima; na subida, rampa abaixo.
Resposta: alternativa C (P vertical, N perpendicular à rampa, fat contrário ao movimento nas duas rampas).
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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