Com um dedo, um garoto pressiona contra a parede duas moedas, de R$ 0,10 e R$ 1,00, uma sobre a outra, mantendo-as paradas. Em contato com o dedo está a moeda de R$ 0,10 e contra a parede está a de R$ 1,00. O peso da moeda de R$ 0,10 é 0,05 N e o da de R$ 1,00 é 0,09 N. A força de atrito exercida pela parede é suficiente para impedir que as moedas caiam. Qual é a força de atrito entre a parede e a moeda de R$ 1,00?
A) 0,04 N
B) 0,05 N
C) 0,07 N
D) 0,09 N
E) 0,14 N
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Dinâmica (Leis de Newton) e Força de Atrito.
Nível da Questão: Médio.
Gabarito: E
Tema/Objetivo Geral: Identificar a força de atrito estático responsável por equilibrar o peso de dois corpos em contato com uma parede, impedindo sua queda.
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da Questão:
“O peso da moeda de R$ 0,10 é 0,05 N e o da de R$ 1,00 é 0,09 N. A força de atrito exercida pela parede é suficiente para impedir que as moedas caiam. Qual é a força de atrito entre a parede e a moeda de R$ 1,00?”
📌 Explicação Detalhada:
Queremos calcular a força de atrito estático que impede a moeda de R$ 1,00 (que está em contato com a parede) de cair, mesmo com seu peso puxando-a para baixo.
📌 Palavras-chave:
- “pressão contra a parede”
- “moedas paradas”
- “força de atrito”
- “impedir que caiam”
📌 Objetivo:
Determinar a força de atrito vertical, ou seja, para cima, que compensa a força peso da moeda de R$ 1,00 e da R$ 0,10, impedindo que elas deslizem para baixo.
➡️ Agora que entendemos o que o enunciado quer, vamos revisar os conceitos físicos por trás do problema.
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Fundamentais Envolvidos:
🔹 Força Peso (P):
✔ É a força com que a gravidade atrai um corpo para baixo.
✔ Calculada por: Peso = massa × gravidade, mas aqui já foi fornecida diretamente:
- Moeda de R$ 0,10 → 0,05 N
- Moeda de R$ 1,00 → 0,09 N
🔹 Força de Atrito Estático (Fat):
✔ É a força que impede o movimento de um corpo em repouso.
✔ Atua no sentido oposto à força que tende a mover o objeto.
✔ No nosso caso, o atrito atua para cima, equilibrando o peso que puxa as moedas para baixo.
🔹 Sistema em Equilíbrio:
✔ Se as moedas estão paradas, isso significa que a soma das forças verticais é nula, ou seja:
Força de Atrito total = Peso total
✔ A força de atrito total precisa sustentar o peso das duas moedas, pois ambas estão em contato com a parede por meio da pressão exercida pelo dedo.
➡️ Com os conceitos claros, vamos interpretar a situação do enunciado.
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Cenário:
- Moeda de R$ 0,10 está entre o dedo e a moeda de R$ 1,00
- Moeda de R$ 1,00 está em contato com a parede
- As duas estão paradas, ou seja, o sistema está em equilíbrio estático
📌 Frases-chave do Enunciado:
- “mantendo-as paradas”
- “força de atrito exercida pela parede”
- “impedir que as moedas caiam”
📌 Interpretação Física:
✔ A parede exerce a força de atrito vertical para cima.
✔ Essa força tem que sustentar o peso das duas moedas juntas, pois elas estão empilhadas, e se a força de atrito não fosse suficiente, ambas cairiam.
➡️ Agora vamos resolver passo a passo e calcular a força de atrito.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Cálculo Total do Peso:
A força de atrito precisa equilibrar o peso das duas moedas.
🔹 Peso da moeda de R$ 0,10: 0,05 N
🔹 Peso da moeda de R$ 1,00: 0,09 N
📌 Somando os pesos:
Peso total = 0,05 N + 0,09 N = 0,14 N
📌 Conclusão:
✔ A força de atrito que a parede precisa exercer para cima é de 0,14 N, pois isso equilibra o peso das duas moedas empilhadas, impedindo que caiam.
➡️ Com isso em mente, vamos analisar cada alternativa com cuidado.
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas
📌 Alternativas Apresentadas:
A) 0,04 N
❌ Muito abaixo do peso total. Não sustentaria nem a moeda de R$ 0,10.
B) 0,05 N
❌ Só sustentaria a moeda de R$ 0,10. Ainda assim, a de R$ 1,00 cairia.
C) 0,07 N
❌ Também insuficiente para equilibrar as duas moedas.
D) 0,09 N
❌ Igual apenas ao peso da moeda de R$ 1,00. Mas ambas estão sendo sustentadas pela força de atrito da parede.
E) 0,14 N
✅ ✔ Corresponde exatamente ao peso combinado das duas moedas (0,05 N + 0,09 N). Essa é a força de atrito necessária para manter o sistema em equilíbrio vertical.
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
O sistema está em equilíbrio vertical, e isso só é possível se a força de atrito da parede compensar o peso das duas moedas empilhadas. Como os pesos são 0,05 N e 0,09 N, a força de atrito precisa ser de 0,14 N.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
✅ Alternativa E – 0,14 N
🔍 Resumo Final:
Ao pressionar duas moedas contra a parede, a força de atrito precisa equilibrar a força peso de ambas juntas, pois estão apoiadas uma sobre a outra. A força total que a parede deve exercer é de 0,14 N, garantindo o equilíbrio. Essa é a ação da força de atrito estático, que atua para cima, sustentando o sistema.
