Questão 114 do Enem 2023: as cordas que seguram a carga na arrancada e na freada

Enem 2023 · 2º dia · caderno azul · Física · Mecânica

Nos outros cadernos: amarelo 130 · rosa 109 · cinza 95

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A aceleração: T₁ = 0 e T₂ = 200; frenagem: T₁ = 600 e T₂ = 0.

Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa M = 200 kg na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3 m/s² e, quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a 5 m/s². 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 m/s², as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais.

Caminhão andando para a direita (velocidade V). Na carroceria, a caixa M está presa pela corda 1, ligada à parede de trás, e pela corda 2, ligada à parede da frente, perto da cabine

Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão

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Resolução comentada

O que a questão pede

As trações nas cordas quando o caminhão acelera e quando freia, com a caixa na iminência de escorregar.

Atrito estático máximo

F_{\text{at,máx}} = \mu\,N = 0{,}2 \cdot 200 \cdot 10 = 400 \text{ N}

Arrancada: a = 3 m/s² para a frente

A caixa precisa de uma resultante para a frente de:

F = m\,a = 200 \cdot 3 = 600 \text{ N}

Ela tende a ficar para trás, então o atrito (400 N) e a corda da frente (corda 2) puxam para a frente:

400 + T_2 = 600 \quad\Rightarrow\quad T_2 = 200 \text{ N}, \quad T_1 = 0

Freada: a = 5 m/s² para trás

Agora a resultante tem de apontar para trás:

F = 200 \cdot 5 = 1\,000 \text{ N}

A caixa tende a ir para a frente, então o atrito e a corda de trás (corda 1) puxam para trás:

400 + T_1 = 1\,000 \quad\Rightarrow\quad T_1 = 600 \text{ N}, \quad T_2 = 0

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
Acerta a arrancada, mas na freada coloca o atrito no sentido errado (1 000 + 400 = 1 400). O atrito ajuda a segurar a caixa, então a corda precisa fazer menos força, e não mais. (20,2% marcaram)
C
Foi a segunda mais marcada. Na arrancada esquece o atrito: põe toda a força (200 · 3 = 600 N) na corda. O atrito estático já fornece até 400 N. (20,8% marcaram)
D
Troca as cordas: na arrancada a caixa tende a ir para trás, então quem segura é a corda da frente (2), e não a de trás. (15,6% marcaram)
E
Troca as cordas e ainda soma o atrito em vez de descontá-lo. (8,2% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.685.218 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 656 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 24ª mais difícil de 45 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.

Acertaram34,2%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 17 · Competência 5Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica.

Como os candidatos responderam

A34,2% ✓ gabarito
B20,2%
C20,8%
D15,6%
E8,2%

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50027,5%
500 a 60039,4%
600 a 70048,3%
700 ou mais68%

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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Força de Atrito

Atrito estático e cinético, frenagem com e sem ABS e o atrito nos pés de quem caminha.

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