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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 55 do ENEM 2012

1º dia · Ciências da Natureza · H6 · Física: Equilíbrio do corpo extenso: torque e alavancas

O mecanismo que permite articular uma porta (de um móvel ou de acesso) é a dobradiça. Normalmente, são necessárias duas ou mais dobradiças para que a porta seja fixada no móvel ou no portal, permanecendo em equilíbrio e podendo ser articulada com facilidade.

No plano, o diagrama vetorial das forças que as dobradiças exercem na porta está representado em

  1. A
    Porta retangular com duas dobradiças à esquerda; a força na dobradiça superior aponta para a esquerda e a força na inferior aponta para a direita.
  2. B
    Porta retangular com duas dobradiças à esquerda; a força na dobradiça superior aponta para a direita e a força na inferior aponta para a esquerda.
  3. C
    Porta retangular com duas dobradiças à esquerda; as forças em ambas apontam verticalmente para cima.
  4. D
    Porta retangular com duas dobradiças à esquerda; a força na dobradiça superior aponta diagonalmente para cima e para a esquerda, e a força na inferior aponta diagonalmente para cima e para a direita.
  5. E
    Porta retangular com duas dobradiças à esquerda; a força na dobradiça superior aponta diagonalmente para cima e para a direita, e a força na inferior aponta diagonalmente para cima e para a esquerda.
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Resolução comentada

A porta está em equilíbrio, então a força resultante e o torque resultante sobre ela são nulos. As forças atuantes são o peso (vertical, para baixo, aplicado no centro da porta) e as forças das duas dobradiças, que ficam na borda esquerda.

Passo a passo:

  1. Na vertical: o peso aponta para baixo, então as dobradiças precisam fornecer, no total, uma força vertical para cima igual ao peso. Isso elimina as alternativas A e B, que só têm forças horizontais.

  2. Na horizontal: não há outra força horizontal além das dobradiças, então as componentes horizontais devem se anular. Uma dobradiça empurra a porta para um lado e a outra para o lado oposto, com módulos iguais. Isso elimina a C, que não tem componente horizontal.

  3. No torque: o peso, aplicado no centro (à direita das dobradiças), tende a girar a porta para baixo, com o lado direito descendo. Tomando como eixo a dobradiça inferior, o peso gira a porta no sentido horário. Para equilibrar, a dobradiça superior deve puxar a porta para a esquerda, ou seja, para longe do batente... na verdade, puxar a parte de cima da porta em direção ao lado esquerdo, o que gera torque anti-horário. Portanto, a força na dobradiça superior tem componente para a esquerda.

  4. Pela anulação horizontal, a dobradiça inferior tem componente para a direita (a porta é empurrada contra o batente embaixo).

Juntando com a componente vertical para cima nas duas: superior para cima e para a esquerda; inferior para cima e para a direita.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Asó tem forças horizontais, e nada equilibra o peso da porta na vertical.
  • Btambém só tem forças horizontais, sem sustentar o peso, e ainda inverte o sentido pedido pelo torque.
  • Cas duas forças verticais equilibram o peso, mas o torque do peso não é equilibrado, pois não há componentes horizontais.
  • Einverte os sentidos horizontais: com a superior para a direita, o torque do peso não seria equilibrado.

Assunto: Equilíbrio do corpo extenso: torque e alavancas.

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