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Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 49

Cesgranrio Petrobras 2017 Física · Força de atrito

Questão 49

Um homem sustenta uma carga de 50,0 kg por meio de uma corda e uma roldana, como mostra a Figura abaixo.

Figura da prova, arquivo q49_fig01.png

Sabe-se o seguinte: a corda e a roldana são ideais; o sistema está em equilíbrio estático; tanto o homem quanto a carga encontram-se em repouso; o ângulo entre a corda e a horizontal é de 53,0º.

O valor aproximado, em N, da resultante das forças de atrito entre o calçado do homem e o solo, é

  • Dados
  • aceleração da gravidade = 10,0 m\(\cdot\)s\(^{-2}\)
  • sen 53,0º = 0,800
  • cos 53,0º = 0,600
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Resposta da banca: A

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Equilíbrio do homem: a corda puxa com o peso da carga, e o atrito no chão equilibra só a componente horizontal.

Objetivo

Achar o atrito entre o calçado e o solo quando o homem segura 50 kg por uma corda a 53° com a horizontal. O que está em jogo é a tração igual ao peso e o cosseno do ângulo.

Conceitos para revisar

Tração

Roldana ideal e carga parada: a corda tem em toda parte a tração igual ao peso da carga.

\[T = m\, g = 500\ \text{N}\]
50 kg

Horizontal no homem

A corda puxa o homem a 53° da horizontal. O atrito equilibra a parte horizontal: T cos 53°.

\[f = T\cos 53^{\circ}\]
cos 53° = 0,600

Preparar o terreno antes de calcular.

A figura da prova

Uma roldana presa ao teto, à esquerda. De um lado desce a corda vertical até a carga de 50,0 kg. Do outro, a corda desce inclinada até as mãos de um homem em pé no chão, à direita, fazendo 53° com a horizontal tracejada.

Dados

GrandezaValor
Carga 50,0 kg, peso 500 N
Ângulo da corda com a horizontal 53°, sen 0,800, cos 0,600
Estado equilíbrio estático
Pergunta atrito no calçado, em N

Conversões

Peso: 50 × 10 = 500 N.

Estratégia

  1. T = 500 N.
  2. f = 500 × 0,6.

Agora sim, calcular.

Passos lógicos

A resolução tem 3 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

1

Tração

Igual ao peso da carga.

\[T = 500\ \text{N}\]
2

Horizontal

Atrito igual à componente horizontal.

\[f = 500 \cdot 0{,}600 = 300\ \text{N}\]
3

Conferir o equilíbrio

O homem não escorrega porque o chão devolve 300 N de atrito, igual à parte horizontal da tração: alternativa (A).

\[f = 300\ \text{N}\]

Resposta

\[f = 300\ \text{N}\]
Alternativa A

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

\[f = m\, g\, \cos\theta\]

Roldana ideal: tração é o peso. O chão só segura a parte horizontal, cosseno.

1500 vezes 0,6

300 N. Atalho mental.

Avaliar a coerência

1Menor que a tração, 500 N

O atrito é uma componente. Elimina (D) e (E). Atalho mental.

2400 seria o seno

Componente vertical, que o chão segura pela normal. Elimina (C), e 375 é 500 × 0,75, tangente que não entra. Elimina (B), confirma (A).

Cuidado com a pegadinha

Seno no lugar do cosseno

Quem usa 0,8 e marca (C), 400 N.

A banca deu seno e cosseno e mediu o ângulo com a horizontal: a horizontal é o cosseno.

AntídotoÂngulo com a horizontal: horizontal é cosseno.