PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 83 (CFS 1) da EEAR 2024
– A figura a seguir representa a trajetória do movimento circular uniforme, realizado totalmente num plano vertical em um local onde há gravidade, em que um veículo está, durante todo o movimento, em contato com um trilho . Nessa figura estão assinaladas quatro posições (1, 2, 3 e 4). A posição 1 está diametralmente oposta a posição 3, assim como a posição 2 está em relação a 4. As posições 3 e 1 pertencem a linha tracejada na vertical (V) e, respectivamente, são a posição mais elevada e menos elevada da trajetória. Enquanto as posições 4 e 2 pertencem a linha tracejada na horizontal (H) e paralela ao solo.
Assinale a alternativa que indica corretamente uma relação entre os módulos das reações normais (N1, N2, N3 e N4) em cada uma dessas posições (N1 na posição 1, N2 na posição 2, N3 na posição 3 e N4 na posição 4).

- A\text{N1} < \text{N3} e \text{N4} = \text{N2}
- B\text{N1} > \text{N3} e \text{N4} = \text{N2}
- C\text{N1} > \text{N3} > \text{N4} > \text{N2}
- D\text{N1} = \text{N3} = \text{N4} = \text{N2}
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Resolução comentada
Em um movimento circular uniforme, a velocidade tem módulo constante, então a força resultante é sempre centrípeta, de módulo F_c = \frac{mv^2}{R}, apontando para o centro da circunferência. As forças em cada posição são o peso P = mg (sempre para baixo) e a normal N do trilho. Como o veículo está sempre em contato com o trilho, a normal aponta para o centro.
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Posição 1 (embaixo): o centro está acima, então N_1 - P = F_c, ou seja, N_1 = F_c + mg.
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Posição 3 (em cima): o centro está abaixo, e o trilho empurra o veículo para baixo. Então N_3 + P = F_c, ou seja, N_3 = F_c - mg.
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Posições 2 e 4 (laterais): a normal é horizontal e o peso é vertical, perpendicular ao raio. Só a normal contribui para a força centrípeta, então N_2 = N_4 = F_c.
Comparando: N_1 = F_c + mg > N_2 = N_4 = F_c > N_3 = F_c - mg.
Logo N_1 > N_3 e N_4 = N_2.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa D engana quem pensa que, por a velocidade ser constante, a normal também é constante, esquecendo o efeito do peso.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Ainverte a relação entre N1 e N3; embaixo a normal precisa vencer o peso e é maior que no topo.
- Cafirma N4 > N2, mas nas laterais ambas valem mv²/R, então são iguais; também N3 é menor que N4.
- Dignora o peso, que soma na parte de baixo e subtrai na parte de cima; as normais só seriam iguais sem gravidade.
Assunto: Dinâmica do movimento circular (resultante centrípeta).
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Fonte: EEAR 2024 · CFS 1. Prova oficial ↗