Questão 108 — ENEM 2022 (Natureza)

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 F, conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.

Mantendo-se a força 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 P, normal N e de atrito estático f_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)

  

  — Gabarito (resposta correta)

Resolução

Esta questão avalia o correto diagrama de forças (diagrama de corpo livre) sobre um objeto em equilíbrio estático no limiar do escorregamento.

Ao analisar as forças que atuam sobre a muleta inclinada no ângulo crítico, é fundamental respeitar os pontos de aplicação de cada força:

• Peso (P): força gravitacional que sempre atua no centro de massa (CM) do objeto, dirigida verticalmente para baixo.
• Normal (N): força de contato do piso sobre a muleta; atua no ponto de contato (extremidade inferior), perpendicular ao piso, dirigida para cima.
• Atrito estático (f_e): também atua no ponto de contato, paralelo ao piso, no sentido contrário à tendência de escorregamento da ponteira. Como a componente horizontal de F tende a empurrar a base da muleta para a esquerda, o atrito aponta para a direita.
• Força F: aplicada na extremidade superior da muleta, paralela ao eixo da muleta, dirigida em direção ao piso.

O diagrama correto é aquele que mostra: P no CM (apontando para baixo), N no ponto de contato (apontando para cima), f_e no ponto de contato apontando para a direita, e F na extremidade superior paralela à muleta.

Os diagramas incorretos cometem erros como aplicar o peso no ponto de contato em vez do CM, aplicar a normal no CM em vez do ponto de contato, ou representar o atrito estático no sentido oposto ao correto.

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