PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 103 do ENEM 2022
Tribologia é o estudo da interação entre duas superfícies em contato, como desgaste e atrito, sendo de extrema importância na avaliação de diferentes produtos e de bens de consumo em geral. Para testar a conformidade de uma muleta, realiza-se um ensaio tribológico, pressionando-a verticalmente contra o piso com uma força \vec{F}, conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.

Mantendo-se a força \vec{F} paralela à muleta, varia-se lentamente o ângulo entre a muleta e a vertical, até o máximo ângulo imediatamente anterior ao de escorregamento, denominado ângulo crítico. Esse ângulo também pode ser calculado a partir da identificação dos pontos de aplicação, da direção e do sentido das forças peso (\vec{P}), normal (\vec{N}) e de atrito estático (\vec{f}_{\text{e}}).
O esquema que representa corretamente todas as forças que atuam sobre a muleta quando ela atinge o ângulo crítico é:
- A

- B

- C

- D

- E

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Resolução comentada
Para desenhar as forças corretamente, precisamos saber onde cada uma é aplicada e em que direção ela aponta.
-
Força \vec{F}: o enunciado diz que ela é mantida paralela à muleta, mesmo quando esta se inclina. Logo, \vec{F} aponta ao longo do eixo da muleta, para baixo. Isso elimina as alternativas A e B, que mostram \vec{F} vertical.
-
Peso \vec{P}: é a força da Terra sobre a muleta, e atua no centro de massa (CM), vertical para baixo. Por isso, desenhar o peso na base da muleta (alternativa C) está errado.
-
Normal \vec{N} e atrito \vec{f}_e: são forças de contato do piso sobre a muleta, aplicadas no ponto de apoio, na base. A normal é perpendicular ao piso, para cima. Desenhar \vec{N} no CM (alternativa D) está errado.
-
Sentido do atrito: a componente horizontal de \vec{F}, paralela à muleta e inclinada, empurra a base para o lado oposto ao da inclinação. Na figura, a muleta se inclina para a direita no alto, então \vec{F} aponta para baixo e para a esquerda. Isso tenta fazer a base deslizar para a esquerda, e o atrito, que se opõe ao deslizamento, aponta para a direita.
O esquema correto tem \vec{F} paralela à muleta, \vec{P} no CM, e \vec{N} e \vec{f}_e (para a direita) na base. É o da alternativa E.
Alternativa E.
Por que as outras alternativas estão erradas
- Adesenha F vertical, mas ela deve ser paralela à muleta, e coloca o peso na base em vez de no CM.
- BF vertical, N aplicada no CM e atrito para a esquerda, que é o sentido do deslizamento e não o da força de atrito.
- Caplica o peso na base do apoio, mas ele atua no centro de massa.
- Daplica N no CM, mas a normal é força de contato na base, e o atrito está para a esquerda, sentido errado.
Assuntos: Equilíbrio do corpo extenso: torque e alavancas, Atrito e resistência do ar.
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