Unimes 2025 — questão 36 de Física
Enunciado em texto
Para o escoamento da produção do café do alto da Serra do Mar até Cubatão, foi construído um sistema ferroviário funicular, que ficou conhecido como Serra Velha. Nesse sistema, uma composição ferroviária carregada de café, que deveria descer a serra, era presa a uma das extremidades de um longo cabo. Esse cabo passava por uma casa de máquinas, onde contornava uma roldana, e seguia para baixo da serra, onde sua outra extremidade era presa a uma segunda composição, que deveria subir a serra. Assim, por meio do cabo e pelo mesmo plano inclinado, uma composição descia a serra enquanto a outra subia. Para controle e segurança, havia nos extremos do cabo duas máquinas, chamadas Serra-Breques (foto), a fim de frear o conjunto, caso necessário.
[Foto: um antigo vagão ferroviário de madeira, pintado de vermelho, uma das máquinas Serra-Breque.]
(https://pt.wikipedia.org)
Admita que essas duas composições ferroviárias pesassem 610 000 N e 600 000 N, sendo a mais pesada aquela que deveria descer a serra, cujo ângulo de inclinação dos trilhos tem seno igual a 0,2. Para manter todo o conjunto em repouso, a intensidade da força aplicada pelos Serra-Breques deve ser de
(A) 2 500 N.
(B) 4 500 N.
(C) 5 000 N.
(D) 2 000 N.
(E) 1 000 N.
(Enunciado e figura: Vestibular Unimes 2025, Medicina, Prova II — Unimes/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Metropolitana de Santos (Unimes) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a força de frenagem que mantém parado o conjunto das duas composições ligadas pelo cabo.
Passo 1 — o que puxa cada composição ladeira abaixo. No plano inclinado, só a componente do peso paralela aos trilhos tende a mover o trem; ela vale :
Passo 2 — o papel do cabo. O cabo passa pela roldana e liga as duas composições: quando uma desce, a outra sobe. A componente do peso da composição de cima tenta descer a serra; a da composição de baixo, também tentando descer, puxa o cabo no sentido contrário. Elas se contrabalançam, e sobra só a diferença:
Passo 3 — o equilíbrio. Desprezando atritos, para o conjunto ficar em repouso os Serra-Breques precisam aplicar exatamente essa força, contra o sentido em que o trem mais pesado desceria: 2 000 N.
⚠️ A armadilha: subtrair os pesos inteiros: 610 000 − 600 000 = 10 000 N, que nem está nas alternativas. Só a componente paralela aos trilhos (P · sen θ) puxa o trem; a outra componente é equilibrada pelos trilhos. Outra: dividir os 2 000 N pelas duas máquinas e marcar 1 000 N (alternativa E); a pergunta é a força aplicada pelos Serra-Breques, no total.
A ideia em uma frase: no funicular, o trem que desce e o que sobe se equilibram pelo cabo; o freio só precisa segurar a diferença das componentes P · sen θ.
Resposta: alternativa D (2 000 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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.