UNICAMP 2005 (2ª fase) — questão 3 de Física

Enunciado em texto
Uma das aplicações mais comuns e bem sucedidas de alavancas são os alicates. Esse instrumento permite amplificar a força aplicada (), seja para cortar (), ou para segurar materiais pela ponta do alicate ().
(Figura: um alicate aberto, com o eixo de rotação (articulação) marcado por uma linha vertical pontilhada. À direita, nos cabos, a força aplicada a uma distância do eixo. À esquerda do eixo, na região de corte, a força a uma distância do eixo; na ponta, a força a uma distância do eixo.)
a) Um arame de aço tem uma resistência ao corte de N/m, ou seja, essa é a pressão mínima que deve ser exercida por uma lâmina para cortá-lo. Se a área de contato entre o arame e a lâmina de corte do alicate for de 0,1 mm, qual a força necessária para iniciar o corte?
b) Se esse arame estivesse na região de corte do alicate a uma distância cm do eixo de rotação do alicate, que força deveria ser aplicada para que o arame fosse cortado? ( cm)
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2005, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) a força de corte, a partir da pressão mínima e da área de contato; (b) a força que a mão precisa fazer nos cabos para gerar essa força de corte.
Item (a) — força é pressão vezes área. Primeiro a área em m²: como 1 mm m, 1 mm² m²:
Item (b) — equilíbrio de momentos. Cada braço do alicate gira em torno do eixo. Para o corte começar, o momento da força da mão tem de igualar o momento da força de corte:
A mão faz só 26 N, e o arame recebe 130 N: o alicate multiplica a força por .
⚠️ A armadilha: converter mm² como se fosse mm: (errado) daria N, uma força absurda. Na alavanca, inverter a razão ( N) também é comum: quanto mais longe do eixo se aplica a força, menor ela precisa ser.
A ideia em uma frase: força de corte é pressão vezes área; no alicate, força vezes distância ao eixo é igual dos dois lados.
Resposta: (a) N; (b) N.
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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