UFRGS 2017 — questão 8 de Física
Enunciado em texto
Instrução: O enunciado abaixo refere-se às questões 08 e 09.
Uma partícula de 2 kg está inicialmente em repouso em x = 0 m. Sobre ela atua uma única força F que varia com a posição x, conforme mostra a figura abaixo.
[Gráfico: F (N) no eixo vertical, de 0 a 6, e x (m) no eixo horizontal, de 0 a 4, sobre uma grade quadriculada. A força cresce em linha reta de F = 0 em x = 0 até F = 6 N em x = 2 m e depois decresce em linha reta até F = 0 em x = 4 m: um triângulo.]
Qual o trabalho realizado pela força F, em J, quando a partícula desloca-se desde x = 0 m até x = 4 m?
(A) 24.
(B) 12.
(C) 6.
(D) 3.
(E) 0.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2017, 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 trabalho de uma força que muda de valor ao longo do caminho.
Passo 1 — trabalho é a área. Quando a força varia com a posição, não dá para usar simplesmente F·d. O trabalho é a área sob o gráfico F × x. Aqui essa área é um triângulo de base 4 m e altura 6 N:
Conferindo pelos pedaços: de 0 a 2 m, área = 2 × 6/2 = 6 J; de 2 a 4 m, mais 6 J. Total: 12 J. A força nunca fica negativa, então os dois trechos somam.
⚠️ A armadilha: multiplicar a força máxima pelo deslocamento: 6 × 4 = 24 J, a alternativa A. Isso valeria se a força fosse 6 N o tempo todo, mas ela só chega a 6 N em x = 2 m.
A ideia em uma frase: com força variável, o trabalho é a área sob a curva F × x.
Resposta: alternativa B (12 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.
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