UFPR 2023 — questão 33 de Física

Gabarito EEstática — equilíbrio de momentos numa prancha apoiadaProcesso Seletivo 2023 · 1ª fase · Conhecimentos Gerais · Ordem A
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 33 de Física do UFPR 2023

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 g=10 m/s2g = 10\ \text{m/s}^2 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 d1d_1. À direita de C, aplicada num ponto da prancha, uma força vertical F⃗\vec F apontando para baixo; a distância desse ponto até C é indicada por d2d_2. Linhas tracejadas verticais marcam C e o ponto de aplicação de F⃗\vec F.]

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 m=2,0m = 2{,}0 kg a uma distância d1=3,0d_1 = 3{,}0 m do suporte em C. Do outro lado do suporte, há uma força vertical F⃗\vec F orientada para baixo, de módulo F=15F = 15 N, que está aplicada na prancha num ponto que está a uma distância d2d_2 do suporte em C. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da distância d2d_2 para que a prancha seja mantida em equilíbrio estático.

A) d2d_2 = 0,4 m.

B) d2d_2 = 0,8 m.

C) d2d_2 = 2,0 m.

D) d2d_2 = 2,4 m.

E) d2d_2 = 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 d2d_2 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, P=mg=2⋅10=20P = mg = 2\cdot 10 = 20 N, para baixo, à esquerda de C; a força F=15F = 15 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 FF, no sentido oposto. Para equilíbrio, os momentos se igualam:

P d1=F d2P\,d_1 = F\,d_2

20⋅3,0=15⋅d220\cdot 3{,}0 = 15\cdot d_2

d2=6015=4,0 md_2 = \frac{60}{15} = 4{,}0\ \text{m}

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 2⋅3=15 d22\cdot 3 = 15\,d_2 e d2=0,4d_2 = 0{,}4 m, a alternativa A. Outra é inverter a proporção, d2=15⋅3/20≈2,3d_2 = 15\cdot 3/20 \approx 2{,}3 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: 20⋅3=15⋅d220\cdot 3 = 15\cdot d_2, então d2=4,0d_2 = 4{,}0 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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