Resolvido 130 ENEM 2023 Física

Questão 130

Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa M = 200 kg na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3 m/s² e, quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a 5 m/s² . Em ambas as situações, a carga encontra-se na iminência de movimento, e o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² , as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais.

Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão

A. aceleração: T1 = 0 e T2 = 200; frenagem: T1 = 600 e T2 = 0.

B. aceleração: T1 = 0 e T2 = 200; frenagem: T1 = 1 400 e T2 = 0.

C. aceleração: T1 = 0 e T2 = 600; frenagem: T1 = 600 e T2 = 0.

D. aceleração: T1 = 560 e T2 = 0; frenagem: T1 = 0 e T2 = 960.

E. aceleração: T1 = 640 e T2 = 0; frenagem: T1 = 0 e T2 = 1 040.

Comentários:

Com o caminhão parado, as únicas forças agindo sobre a carga são as forças Peso e Normal.

Pela 1ª lei de Newton, a carga está parada e tende a continuar parada ainda que o caminhão parta acelerando pra frente. Lembre-se que o caminhão e a carga são corpos diferentes e quem acelera é o caminhão e não a carga. Ela é puxada pelo caminhão por causa da corda e pelo atrito com o chão.

Tal vez você esteja se perguntando porque eu desenhei a força de atrito para frente pois você já aprendeu que a força de atrito se opõe ao movimento. Em partes está correto. Vamos mudar essa frase que você decorou pra: a força de atrito se opõe à tendência do movimento.

No momento da partida, o caminhão vai pra frente e a carga tende a continuar onde está, parada. Como a tendência da caixa é ser levada para a traseira do caminhão, então ela sofre uma força de atrito que é oposta a essa tendência de ir para trás. Por isso o vetor força de atrito, Fat, tem sentido para a direita. No momento da frenagem você vai ter mais uma oportunidade de verificar esse comportamento.

Sempre começamos com a 2ª lei de Newton para os cálculos. Todas as forças sobre a caixa são escritas do lado esquerdo, o lado da força resultante. O lado direito é sempre igual a massa (m) x aceleração (a). Como as duas forças sobre a caixa, T2 e Fat, apontam na mesma direção e sentido, eles entram na fórmula somando. Já calculando a força Peso pois vamos precisar, temos:

Para a frenagem, lembre que antes de frear, carga e caminhão estão em movimento para a direita e tem uma certa velocidade, que chamei de Vcx. Na hora da frenagem, a carga tende a ir para frente pois, quem freia é o caminhão e não, a carga. A carga vai frear por causa da corda 1 que a segura e da força de atrito com o chão que também a atrapalha de ir para frente, mas a carga frear é uma consequência. Inclusive, vamos falar dessa força de atrito. Como a tendência da carga é de ir para frente, então o vetor força de atrito, Fat, é contrário a essa tendência e aponta na mesma direção mas no sentido contrário. Da mesma maneira, se a tendência da carga é de ir para frente, então agora é a força de tração, T1, que age na carga.

Novamente, as duas forças sobre a caixa, T1 e Fat, apontam na mesma direção e sentido e eles entram na fórmula somando. E sim, você pode trabalhar com vetores positivos para a esquerda agora mesmo tendo usado vetores positivos para a direita no cálculo de cima. Se quiser usar valores negativos para os vetores agora, pode usar também, pois mesmo que obtenha valores negativos para a força T1, o sinal de negativo apenas indica sentido contrário do vetor e não, um valor negativo como por exemplo, R$ 500,00 e - R$ 500,00 são totalmente diferentes. Para vetores, a interpretação é outra.

Finalizamos com os valores de T1 e T2 para alternativa A.

Resposta:

A