UFRGS 2011 — questão 4 de Física
Enunciado em texto
Um cubo maciço e homogêneo, cuja massa é de 1,0 kg, está em repouso sobre uma superfície plana horizontal. O coeficiente de atrito estático entre o cubo e a superfície vale 0,30. Uma força F, horizontal, é então aplicada sobre o centro de massa do cubo.
(Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 .)
Assinale o gráfico que melhor representa a intensidade f da força de atrito estático em função da intensidade F da força aplicada.
(A) [Gráfico f(N) × F(N), com os dois eixos de 0 a 3: reta horizontal em f = 3, de F = 0 até F = 3.]
(B) [Gráfico f(N) × F(N): reta saindo da origem e chegando a f = 3 quando F = 2, onde termina.]
(C) [Gráfico f(N) × F(N): reta saindo da origem, passando por (1, 1) e (2, 2), e terminando em (3, 3).]
(D) [Gráfico f(N) × F(N): reta saindo da origem e chegando a f = 2 quando F = 3, onde termina.]
(E) [Gráfico f(N) × F(N): curva saindo da origem, subindo depressa no início e cada vez mais devagar, passando por (1, 2) e chegando a f = 3 em F = 3, já quase horizontal.]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2011, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: como o atrito estático varia enquanto a força aplicada F vai aumentando, com o cubo ainda parado.
Passo 1 — o valor máximo do atrito estático. Na superfície horizontal, a normal é igual ao peso:
Passo 2 — enquanto o cubo não se move. O atrito estático não tem valor fixo: ele assume o valor necessário para manter o cubo parado. Com o cubo em repouso, a resultante na horizontal é zero:
Então o gráfico é uma reta de inclinação 1, saindo da origem: F = 1 N dá f = 1 N, F = 2 N dá f = 2 N, até F = 3 N dar f = 3 N, o máximo. A partir daí o cubo começa a escorregar e o atrito passa a ser cinético. É exatamente o gráfico (C).
Por que não as outras: (A) usa o valor máximo, 3 N, desde o início; com F = 1 N, um atrito de 3 N empurraria o cubo para trás. (B) e (E) dão f maior que F (por exemplo, f = 2 N com F = 1 N na E), o que também faria o cubo andar para trás. (D) dá f menor que F (f = 2 N com F = 3 N): sobraria força e o cubo não ficaria parado.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, que trata como o valor do atrito estático o tempo todo. é só o teto; abaixo dele, o atrito estático iguala a força aplicada.
A ideia em uma frase: o atrito estático acompanha a força aplicada (f = F) até atingir o máximo ; só aí o corpo começa a deslizar.
Resposta: alternativa C.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.