UFRGS 2012 — questão 5 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a força que o fio faz entre os dois blocos.

Passo 1 — a aceleração do conjunto. O fio é inextensível, então os dois blocos andam juntos, com a mesma aceleração. Olhando o conjunto inteiro, a tensão é força interna e se cancela; só F acelera os 4,0 kg:

$$a = \frac{F}{m_1 + m_2} = \frac{6}{3{,}0 + 1{,}0}$$

$$a = 1{,}5\ \text{m/s}^2$$

Passo 2 — o bloco de trás. O bloco $m_1$ só é puxado pelo fio (sem atrito). Então a tensão é a força que dá a ele essa aceleração:

$$T = m_1 \, a = 3{,}0 \times 1{,}5 = 4{,}5\ \text{N}$$

Conferindo pelo bloco da frente: em $m_2$ agem F para a frente e T para trás: $F - T = m_2 a$, ou seja, $6 - T = 1{,}0 \times 1{,}5$, e de novo T = 4,5 N.

⚠️ A armadilha: usar a massa errada. O fio puxa o bloco de trás, $m_1$, que é o mais pesado; fazer $T = m_2 a$ daria 1,5 N. Outra: achar que o fio transmite a força F inteira (6,0 N, alternativa E); se fosse assim, nada sobraria para acelerar $m_2$.

A ideia em uma frase: ache a aceleração com o conjunto todo e depois a tensão isolando o bloco que só o fio puxa.

Resposta: alternativa D (4,5 N).