Dois operários deslizam uma pedra, para cima, sobre uma superfície inclinada com velocidade constante. Um deles puxa a pedra utilizando uma corda, enquanto o outro a empurra, conforme a figura. No instante em que a pedra desliza sobre a posição B, apesar da força de atrito fB exercida pela superfície, os pés dos operários não deslizam nas posições A e C, por causa, respectivamente, das forças de atrito fA e fC, exercidas sobre esses pés.
Resolução em Texto
📚 Matérias Necessárias para a Solução
- Mecânica
- Força de Atrito (Estática e Dinâmica)
- Leis de Newton
🔢 Nível da Questão
🔹Médio
✅ Gabarito
- Alternativa C
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O enunciado descreve dois operários movendo uma pedra para cima sobre uma rampa inclinada. Um deles puxa a pedra usando uma corda, enquanto o outro empurra. O objetivo da questão é identificar corretamente os vetores das forças de atrito atuantes na superfície em três pontos distintos:
- Ponto A e Ponto C: onde estão os pés dos operários.
- Ponto B: onde está a pedra.
O ponto crítico é entender que a pedra está em movimento, mas os operários não deslizam. Isso sugere que as forças de atrito agindo em seus pés são estáticas, impedindo que eles escorreguem.
O nosso objetivo, portanto, é determinar corretamente as direções e sentidos das forças de atrito que impedem tanto os operários quanto a pedra de deslizarem.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
🛑 Força de Atrito: O Que é e Como Funciona?
A força de atrito é uma força de resistência que surge entre superfícies em contato. Ela pode ser de dois tipos:
- Atrito Estático: surge quando não há movimento relativo entre as superfícies. Ele impede que algo comece a deslizar.
- Atrito Dinâmico: ocorre quando há movimento relativo entre as superfícies. Ele age reduzindo a velocidade do movimento.
🔄 Aplicando ao Problema
- Os operários (A e C) não estão deslizando. O atrito em seus pés é estático e impede que escorreguem pela rampa. é duas vezes mais rápida, ela percorre o caminho de ida e já está voltando quando encontra a Pessoa 1.
- A pedra (B) está deslizando para cima, então o atrito atuante nela é dinâmico e age para baixo, se opondo ao movimento.
📌 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
🔥 O que sabemos sobre a pedra?
- A pedra está se movendo para cima com velocidade constante.
- Existe uma força de atrito dinâmico (atrito cinético) entre a pedra e a superfície.
- Como o atrito sempre se opõe ao movimento, sua direção deve ser para baixo.
🦶 O que sabemos sobre os operários?
- Os operários não estão deslizando, logo, o atrito em seus pés deve ser estático.
- O operário que puxa tende a ser puxado para baixo, e o atrito deve impedir esse deslizamento para cima.
- O operário que empurra tende a ser empurrado para trás, então o atrito deve impedir esse deslocamento para frente.
Agora podemos desenvolver a resolução.
✨ Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
Com base na nossa análise, as forças de atrito nos pontos A, B e C devem estar distribuídas da seguinte forma:
- Ponto A (Pé do operário que puxa): Ele tende a ser puxado para baixo pela tensão da corda, então o atrito deve apontar para cima para impedir o deslizamento.
- Ponto B (Pedra em movimento para cima): Como a pedra está subindo, o atrito cinético da superfície da rampa deve apontar para baixo.
- Ponto C (Pé do operário que empurra): Como ele está empurrando a pedra para cima, o seu pé tende a deslizar para trás. O atrito precisa impedir isso, ou seja, deve apontar para frente.
Para melhor visualização:
Imagine que a rampa inclinada é uma pista de gelo. Se você tentar empurrar algo ou puxá-lo enquanto está sobre esse gelo, sem o atrito adequado, você simplesmente escorregaria na direção oposta.
Agora, vamos aplicar essa ideia aos operários:
- O operário A está puxando a pedra com uma corda. Se o chão fosse escorregadio como gelo, ele escorregaria para trás. Mas o atrito evita isso, empurrando-o para frente.
- O operário C está empurrando a pedra. Se o chão fosse gelo, ele escorregaria para frente. Mas o atrito evita isso, puxando-o para trás.
- A pedra B está subindo. Se não houvesse atrito, ela deslizaria ainda mais rápido para baixo. O atrito age para baixo, tentando dificultar a subida.
🔎 Moral da história? O atrito sempre se opõe ao movimento que aconteceria sem ele!
Portanto, o diagrama correto das forças de atrito é aquele que mostra:
✅ Força de atrito em A apontando para cima
✅ Força de atrito em B apontando para baixo
✅ Força de atrito em C apontando para frente
📝 Passo 5: Análise das Alternativas
Agora, analisamos cada alternativa, destacando seus erros:
🔴 Alternativa A:
Diz que todas as forças de atrito apontam para cima. Errado, pois a pedra se move para cima, logo seu atrito aponta para baixo.
🔴 Alternativa B:
Coloca a força de atrito no operário que puxa apontando para baixo, quando deveria ser para cima. Errado.
✅ Alternativa C (Correta):
Representa corretamente as direções das forças de atrito em A, B e C.
🔴 Alternativa D:
Diz que a força de atrito na pedra aponta para cima, quando deveria ser para baixo. Errado.
🔴 Alternativa E:
Inverte os sentidos das forças de atrito nos operários. Errado.
🎯Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
A questão envolve encontro de móveis com velocidades diferentes. A Pessoa 2, por ser mais rápida, chega ao final do percurso e começa a retornar antes da Pessoa 1.
Ao analisar o momento do encontro, descobrimos que a Pessoa 2 percorre uma distância total de 4D/3 antes do encontro.
