Sobre o tema
Este problema de Física do ENEM 2023 aborda o equilíbrio dinâmico de uma carga sobre um caminhão em movimento, envolvendo tensões em cordas, força de atrito estático e segunda lei de Newton. A questão exige identificar as forças que atuam na carga durante a aceleração e a frenagem, considerando a iminência de movimento. O atrito estático máximo é calculado com o coeficiente 0,2 e a força normal igual ao peso (2000 N). A análise das direções das forças de inércia e do atrito permite determinar quais cordas estão tracionadas e o valor das tensões. Esse tipo de raciocínio é fundamental para problemas de transporte e segurança de cargas.
Tópicos relacionados
- Força de atrito estático
- Segunda lei de Newton
- Força de inércia
- Tensão em cordas
- Equilíbrio dinâmico
Enunciado
Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas horizontais, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa M igual a 200 quilogramas na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3 metros por segundo ao quadrado e, quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a 5 metros por segundo ao quadrado. Em ambas as situações, a carga encontra-se na iminência de movimento, e o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 metros por segundo ao quadrado, as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais.
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Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão
Alternativas
- A)
aceleração: T1 = 0 e T2 = 200; frenagem: T1 = 600 e T2 = 0.
- B)
aceleração: T1 = 0 e T2 = 200; frenagem: T1 = 1 400 e T2 = 0.
- C)
aceleração: T1 = 0 e T2 = 600; frenagem: T1 = 600 e T2 = 0.
- D)
aceleração: T1 = 560 e T2 = 0; frenagem: T1 = 0 e T2 = 960.
- E)
aceleração: T1 = 640 e T2 = 0; frenagem: T1 = 0 e T2 = 1 040.
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Perguntas frequentes
Como calcular a força de atrito estático máxima?
Multiplica-se o coeficiente de atrito estático pela força normal. No caso, μ = 0,2 e N = mg = 2000 N, resultando em atrito máximo de 400 N.
Qual a diferença entre aceleração e frenagem para as forças na carga?
Na aceleração, a força de inércia aponta para trás, e o atrito estático atua para frente; na frenagem, a inércia aponta para frente, e o atrito atua para trás.
Por que uma das cordas fica com tensão zero em cada situação?
Porque a corda que estaria comprimida não pode exercer força de tração; apenas a corda do lado oposto ao movimento iminente fica tracionada.