Um carrinho de brinquedo funciona por fricção. Ao ser forçado a girar suas rodas para trás, contra uma superfície rugosa, uma mola acumula energia potencial elástica. Ao soltar o brinquedo, ele se movimenta sozinho para frente e sem deslizar. Quando o carrinho se movimenta sozinho, sem deslizar, a energia potencial elástica é convertida em energia cinética pela ação da força de atrito
A) dinâmico na roda, devido ao eixo.
B) estático na roda, devido à superfície rugosa.
C) estático na superfície rugosa, devido à roda.
D) dinâmico na superfície rugosa, devido à roda.
E) dinâmico na roda, devido à superfície rugosa.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Física (Mecânica – Atrito e Conservação de Energia)
📔 Nível da Questão:
Fácil
✅ Gabarito:
B) estático na roda, devido à superfície rugosa.
🎯 Tema/Objetivo Geral:
Analisar o tipo de atrito envolvido na conversão da energia potencial elástica em energia cinética no movimento de um carrinho sem deslizamento.
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da questão:
“Ao soltar o brinquedo, ele se movimenta sozinho para frente e sem deslizar. Quando o carrinho se movimenta sozinho, sem deslizar, a energia potencial elástica é convertida em energia cinética pela ação da força de atrito […]”
📌 Explicação detalhada:
A questão descreve um brinquedo com mola que, ao ser solto, se move sem deslizar. O comando pede para identificar qual é o tipo de atrito responsável por converter energia potencial elástica em energia cinética de movimento.
📌 Palavras-chave:
- “sem deslizar”
- “energia potencial elástica”
- “força de atrito”
📌 Objetivo:
Entender qual tipo de atrito (estático ou dinâmico) atua quando as rodas não escorregam e está ocorrendo a transformação de energia na propulsão do carrinho.
➡️ Agora que o comando foi compreendido, vamos entender os conceitos envolvidos.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Energia potencial elástica:
É a energia armazenada numa mola deformada. Quando liberada, essa energia se transforma em energia cinética.
📌 Atrito dinâmico (ou cinético):
✔ Ocorre quando existe deslizamento entre as superfícies.
✔ Nesse caso, gasta energia, mas não contribui diretamente para o movimento contínuo.
📌 Atrito estático:
✔ Ocorre quando não há deslizamento entre as superfícies.
✔ É o responsável por “empurrar” o carrinho para frente.
✔ Ele atua na interface entre a roda e o chão, mesmo que não ocorra escorregamento.
📌 Importante:
✔ Se o carrinho não desliza, o atrito envolvido é estático.
✔ E esse atrito é exercido pelo chão sobre a roda.
➡️ Com esses conceitos definidos, vamos interpretar o texto e identificar os dados cruciais.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Contexto:
O carrinho armazena energia elástica numa mola e, ao ser solto, se movimenta sozinho sem deslizar.
📌 Frases-chave:
- “sem deslizar” → indica que o atrito envolvido é estático.
- “pela ação da força de atrito” → o atrito não está freando, mas gerando movimento.
📌 Relação física:
✔ A força de atrito estático é o que faz com que a roda “empurre” o chão e, por reação, o chão impulsione o carrinho.
✔ O atrito vem da superfície rugosa sobre a roda, já que o chão exerce a força.
➡️ Com o texto interpretado, vamos ao desenvolvimento do raciocínio.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Etapas da transformação de energia:
- A mola comprimida armazena energia potencial elástica.
- Ao liberar a mola, essa energia faz a roda girar.
- A roda empurra o chão, e o chão empurra a roda por atrito.
- Como não há escorregamento, esse atrito é estático.
- O carrinho avança, transformando a energia elástica em energia cinética de translação e rotação.
📌 Importante: ✔ Esse empurrão ocorre sem deslizar — ou seja, o atrito estático da superfície atua sobre a roda e permite o movimento.
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Alternativas apresentadas:
A) dinâmico na roda, devido ao eixo ❌
✘ O eixo não gera atrito dinâmico na roda; ele permite a rotação.
B) estático na roda, devido à superfície rugosa ✅
✔ Correto! O atrito estático, originado no chão rugoso, age na roda, e permite que o carrinho se mova sem deslizar.
C) estático na superfície rugosa, devido à roda ❌
✘ Inversão conceitual. O atrito age do chão sobre a roda, não o contrário.
D) dinâmico na superfície rugosa, devido à roda ❌
✘ Se há deslizamento, o atrito seria dinâmico, mas o carrinho não desliza, logo é estático.
E) dinâmico na roda, devido à superfície rugosa ❌
✘ Novamente, não há deslizamento, então não é atrito dinâmico.
✅ Gabarito correto: B
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do raciocínio:
O carrinho se move sem deslizar, logo o atrito envolvido é estático. Esse atrito vem da superfície rugosa agindo sobre a roda para gerar movimento, convertendo a energia elástica em energia cinética.
📌 Reafirmação da alternativa correta:
A alternativa B é a correta, pois descreve precisamente o tipo e a origem da força de atrito envolvida no movimento sem deslizamento.
🔍 Resumo Final:
Quando o carrinho é liberado, o atrito que permite sua movimentação sem escorregar é do tipo estático, exercido pela superfície rugosa sobre a roda. Esse atrito é responsável pela conversão da energia elástica da mola em energia cinética de movimento.
✅ Gabarito final: B
