UFRGS 2019 — questão 7 de Física
Enunciado em texto
Um bloco B está suspenso por um fio de massa desprezível e apoiado sobre um plano inclinado P, conforme representa a figura abaixo. Não há atrito entre o bloco e o plano nem entre o plano e a superfície horizontal. O sistema está inicialmente em repouso.
[Figura: um plano inclinado P em forma de triângulo retângulo, apoiado no chão, com o lado vertical à direita e a rampa subindo da esquerda para a direita. O bloco B está no topo da rampa, preso ao teto por um fio vertical.]
Assinale a alternativa que indica, respectivamente, através das setas, a trajetória seguida pelos centros de massa do bloco e do sistema bloco+plano inclinado, quando o fio é cortado.
(A) ↓ e ↓ [seta vertical para baixo e seta vertical para baixo]
(B) ← e ↓ [seta horizontal para a esquerda e seta vertical para baixo]
(C) ← e ← [seta horizontal para a esquerda e seta horizontal para a esquerda]
(D) ↙ e ← [seta inclinada para baixo e para a esquerda e seta horizontal para a esquerda]
(E) ↙ e ↓ [seta inclinada para baixo e para a esquerda e seta vertical para baixo]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2019, 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: para onde vai o centro de massa do bloco e para onde vai o centro de massa do conjunto bloco + plano, depois que o fio é cortado.
Passo 1 — o bloco. Sobre ele agem o peso (vertical, para baixo) e a normal do plano, perpendicular à rampa. A rampa sobe para a direita, então a normal aponta para cima e para a esquerda. A resultante é inclinada, para baixo e para a esquerda: o bloco parte do repouso e se move nessa direção, em linha reta, descendo e indo para a esquerda.
Passo 2 — o sistema bloco + plano. O centro de massa de um sistema só acelera por causa de forças externas. A força entre bloco e plano é interna. As externas são os pesos e a normal do chão, todas verticais. Como o chão não tem atrito, não há força externa horizontal:
O sistema partiu do repouso, então o centro de massa não se desloca na horizontal. Ele só desce, porque o bloco desce: trajetória vertical para baixo.
Conferindo: enquanto o bloco vai para a esquerda, o plano é empurrado pelo bloco e escorrega para a direita, de modo que o centro de massa do conjunto fica na mesma vertical.
⚠️ A armadilha: achar que o sistema inteiro “vai junto” com o bloco para a esquerda, alternativa D. Sem força externa horizontal, o centro de massa do conjunto não tem como ganhar velocidade horizontal: o que um vai para a esquerda, o outro compensa indo para a direita.
A ideia em uma frase: o centro de massa de um sistema só obedece às forças externas; sem atrito no chão, o do conjunto só pode descer na vertical.
Resposta: alternativa E (bloco ↙; sistema ↓).
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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