UPE 2023 (SSA 1) — questão 24 de Física

Gabarito EDinâmica — coeficiente de atrito estático no plano inclinadoSSA 1 · processo 2023 · 2º dia (Matemática e Ciências da Natureza)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 24 de Física do UPE 2023 (SSA 1)

Enunciado em texto

Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como g=10,0 m/s2g = 10{,}0\ \text{m/s}^2, densidade da água ρ=1,0 g/cm3\rho = 1{,}0\ \text{g/cm}^3 e utilize π=3\pi = 3.

Entre os meses de maio e junho deste ano (2022), a Região Metropolitana do Recife foi atingida por chuvas de moderadas a fortes, segundo a Agência Pernambucana de Águas e Clima (APAC). Elas provocaram alagamento e deslizamento de terra em barreiras e encostas dos morros provocando uma tragédia anunciada. A maioria desses eventos ocorre nas encostas que têm inclinação angular média de 30∘30^{\circ}, onde existem rochas ou casas apoiadas em solos relativamente arenosos. Chuvas fortes ou moderadas, porém constantes, podem mudar o coeficiente de atrito de estático para cinético de certas encostas, provocando deslizamentos.

Um estudante curioso e observador, com boa habilidade manual, fez um plano inclinado de madeira com ângulo ajustável simulando a inclinação de uma encosta e usou um pequeno bloco retangular, também de madeira, para “imitar” uma rocha, a partir das considerações do texto. Qual é o maior valor do coeficiente de atrito estático, entre o bloco e o plano inclinado, que deixará o bloco na iminência de movimento nas condições descritas nessa situação?

A) (3)1/2(3)^{1/2}

B) (2)1/2(2)^{1/2}

C) 1/2

D) (2)−1/2(2)^{-1/2}

E) (3)−1/2(3)^{-1/2}

(Enunciado: SSA 1 — UPE 2023, Sistema Seriado de Avaliação — Universidade de Pernambuco.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade de Pernambuco (UPE).

Resolução comentada

O que a questão pede: o coeficiente de atrito estático para o qual o bloco fica na iminência de escorregar num plano inclinado de 30°.

Passo 1 — as forças ao longo do plano. A componente do peso que puxa o bloco plano abaixo é mg sen θ. A normal é N = mg cos θ, e o atrito estático pode chegar no máximo a μN.

Passo 2 — a iminência. Na iminência de movimento, o atrito estático está no seu valor máximo e equilibra exatamente a componente do peso:

μ mgcos⁡θ=mgsen⁡θ\mu\,m g\cos\theta = m g\operatorname{sen}\theta

μ=tg⁡θ=tg⁡30∘=13\mu = \operatorname{tg}\theta = \operatorname{tg}30^{\circ} = \frac{1}{\sqrt{3}}

Ou seja, μ = 3^(−1/2) ≈ 0,58.

Conferindo: se μ for maior que 1/√3, o atrito máximo sobra e o bloco fica parado com folga, longe da iminência; se for menor, ele escorrega. Só μ = tg 30° deixa o bloco exatamente no limite. A massa não interessa: ela se cancela.

⚠️ A armadilha: usar o seno em vez da tangente e marcar 1/2 (sen 30°, alternativa C), ou inverter a razão e marcar √3 (tg 60°, alternativa A).

A ideia em uma frase: na iminência de escorregar num plano inclinado, μ_e = tg θ; para 30°, μ_e = 1/√3.

Resposta: alternativa E (μ = 3^(−1/2) = 1/√3).

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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