UFPR 2023 — questão 33 de Física

Enunciado em texto
O texto a seguir é referência para as questões 28 a 36.
Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use para o módulo da aceleração gravitacional.
A figura a seguir mostra uma prancha retilínea AB que deve ser mantida na horizontal, em equilíbrio estático.
[Figura: uma prancha horizontal com extremidades A (à esquerda) e B (à direita), apoiada no vértice de um suporte triangular, no ponto C. À esquerda de C, sobre a prancha, um bloco de massa m; a distância horizontal do bloco até C é indicada por . À direita de C, aplicada num ponto da prancha, uma força vertical apontando para baixo; a distância desse ponto até C é indicada por . Linhas tracejadas verticais marcam C e o ponto de aplicação de .]
O peso da prancha pode ser desprezado em comparação com as outras forças envolvidas. A prancha está apoiada num suporte triangular no ponto C, e sobre ela está colocado um objeto (que pode ser considerado pontual) de massa kg a uma distância m do suporte em C. Do outro lado do suporte, há uma força vertical orientada para baixo, de módulo N, que está aplicada na prancha num ponto que está a uma distância do suporte em C. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da distância para que a prancha seja mantida em equilíbrio estático.
A) = 0,4 m.
B) = 0,8 m.
C) = 2,0 m.
D) = 2,4 m.
E) = 4,0 m.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFPR 2023, 1ª fase (Conhecimentos Gerais) — Universidade Federal do Paraná, NC-UFPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Paraná (UFPR) e ao seu Núcleo de Concursos (NC-UFPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: a distância em que a força de 15 N deve agir para equilibrar o objeto de 2,0 kg colocado a 3,0 m do apoio.
Passo 1 — as forças e o polo. Sobre a prancha (de peso desprezível) agem: o peso do objeto, N, para baixo, à esquerda de C; a força N, para baixo, à direita de C; e a reação do apoio em C, para cima. Tomando C como polo, a reação do apoio não produz momento (está aplicada no próprio polo).
Passo 2 — soma dos momentos nula. O peso tende a girar a prancha num sentido (anti-horário, baixando o lado A); a força , no sentido oposto. Para equilíbrio, os momentos se igualam:
Conferindo pelo bom senso: a força do lado direito (15 N) é menor que o peso do lado esquerdo (20 N), então precisa de um braço maior que 3,0 m. Só a alternativa E tem braço maior que 3,0 m.
⚠️ A armadilha: usar a massa (2,0) no lugar do peso (20 N): sai e m, a alternativa A. Outra é inverter a proporção, m: um braço menor que 3,0 m, que não equilibraria a prancha.
A ideia em uma frase: em torno do apoio, momento de um lado igual ao do outro: , então m.
Resposta: alternativa E (4,0 m).
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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