Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 103 do Enem 2022: as forças na muleta prestes a escorregar

Enem 2022 · 2º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 108 · cinza 123 · rosa 113

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E Muleta inclinada: N para cima no ponto de contato, P para baixo no centro de massa, atrito para a direita no contato e F ao longo da muleta

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 F⃗\vec{F}, conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.

Muleta vertical apoiada no piso, com o centro de massa CM no meio e uma força F para baixo aplicada no topo

Mantendo-se a força F⃗\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 (P⃗)(\vec{P}), normal (N⃗)(\vec{N}) e de atrito estático (f⃗e)(\vec{f}_e).

O esquema que representa corretamente todas as forças que atuam sobre a muleta quando ela atinge o ângulo crítico é:

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Onde atua e para onde aponta cada força na muleta prestes a escorregar.

Força por força

  • Peso P⃗\vec{P}: vertical, para baixo, aplicado no centro de massa.
  • Normal N⃗\vec{N}: força de contato, perpendicular ao piso (para cima), aplicada no ponto de contato com o piso.
  • F⃗\vec{F}: dada no enunciado, paralela à muleta, empurrando-a contra o piso.
  • Atrito estático f⃗e\vec{f}_e: paralelo ao piso, no ponto de contato, contra a tendência de escorregamento.

Para onde aponta o atrito

A muleta está inclinada com o topo para a direita. A força F, ao longo dela, tem uma componente horizontal que empurra a ponta para a esquerda. O atrito se opõe a isso: aponta para a direita.

O único esquema com N e atrito no contato, peso no CM, F ao longo da muleta e atrito para a direita é o E.

Alternativa E.

E Gabarito: alternativa E

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    O peso atua no centro de massa, e não no ponto de contato com o piso. E a força F deveria estar ao longo da muleta, e não na vertical. (14,1% marcaram)

  • B

    A normal é uma força de contato: atua no ponto em que a muleta toca o piso, e não no centro de massa. E a força F deveria estar ao longo da muleta. (21% marcaram)

  • C

    Também coloca o peso no ponto de contato. O peso atua no centro de massa. (22,4% marcaram)

  • D

    Foi a mais marcada. Põe a normal no centro de massa (ela atua no contato com o piso) e o atrito apontando para o mesmo lado em que a ponta tende a escorregar. O atrito tem de se opor a essa tendência. (23,3% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.352.359 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 640 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 27ª mais difícil de 41 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.
Acertaram18,8%dos candidatos marcaram a E
Habilidade 20 · Competência 6Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.
Como os candidatos responderam
  • A14,1%
  • B21%
  • C22,4%
  • D23,3% mais marcada
  • E18,8% ✓ gabarito

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50016%
  • 500 a 60016,4%
  • 600 a 70041,2%
  • 700 ou mais95,2%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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