UFRGS 2014 — questão 8 de Física

Enunciado em texto
Instrução: Sempre que for necessário utilizar valores dos módulos da aceleração da gravidade na superfície da Terra ou da velocidade da luz no vácuo, considere esses valores como e , respectivamente.
Um plano inclinado com 5 m de comprimento é usado como rampa para arrastar uma caixa de 120 kg para dentro de um caminhão, a uma altura de 1,5 m, como representa a figura abaixo.
[Figura: uma caixa no chão, ao pé de uma rampa reta que sobe até a carroceria de um caminhão.]
Considerando que a força de atrito cinético entre a caixa e a rampa seja de 564 N, o trabalho mínimo necessário para arrastar a caixa para dentro do caminhão é
(A) 846 J.
(B) 1056 J.
(C) 1764 J.
(D) 2820 J.
(E) 4584 J.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2014, 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: o menor trabalho que a pessoa precisa fazer para levar a caixa até o caminhão.
Passo 1 — o caso de trabalho mínimo. O mínimo é arrastar a caixa devagar, com velocidade constante: sem ganhar energia cinética. Aí o trabalho da pessoa paga só duas coisas: a energia potencial ganha e a energia perdida no atrito.
Passo 2 — energia potencial:
Passo 3 — trabalho contra o atrito, ao longo dos 5 m da rampa:
Passo 4 — somar:
⚠️ As armadilhas: esquecer o atrito dá 1764 J (alternativa C); esquecer o peso dá 2820 J (alternativa D). As duas parcelas existem ao mesmo tempo: a caixa sobe e escorrega contra o atrito.
A ideia em uma frase: arrastando devagar, o trabalho mínimo é o ganho de energia potencial mais a energia dissipada pelo atrito.
Resposta: alternativa E (4584 J).
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.