Uma academia decide trocar gradualmente seus aparelhos de musculação. Agora, os frequentadores que utilizam os aparelhos do tipo 1 podem também utilizar os aparelhos do tipo 2, representados na figura, para elevar cargas correspondentes às massas M₁ e M₂, com velocidade constante. A fim de que o exercício seja realizado com a mesma força F, os usuários devem ser orientados a respeito da relação entre as cargas nos dois tipos de aparelhos, já que as polias fixas apenas mudam a direção das forças, enquanto a polia móvel divide as forças.
Em ambos os aparelhos, considere as cordas inextensíveis, as massas das polias e das cordas desprezíveis e que não há dissipação de energia.
Para essa academia, qual deve ser a razão M₂/M₁ informada aos usuários?
\frac{1}{4}
\frac{1}{2}
Esta questão avalia o conceito de polias e equilíbrio de forças em sistemas mecânicos.
No aparelho do tipo 1, há apenas uma polia fixa no topo. Polias fixas só mudam a direção da força, sem alterá-la. Portanto, para elevar M₁ com velocidade constante (sem aceleração), a força aplicada pelo usuário é exatamente igual ao peso da carga: F = M₁·g.
No aparelho do tipo 2, há uma polia móvel sustentando M₂. A polia móvel divide a força entre os dois segmentos de corda que a suportam. Ou seja, cada trecho de corda exerce uma tensão F, e os dois trechos juntos sustentam o peso de M₂: 2F = M₂·g, portanto M₂ = 2F/g.
Igualando as expressões (para que o exercício seja feito com a mesma força F nos dois aparelhos):
De tipo 1: M₁ = F/g
De tipo 2: M₂ = 2F/g
Logo: M₂/M₁ = 2
O usuário deve usar o dobro da carga no aparelho de tipo 2 para sentir o mesmo esforço, pois a polia móvel oferece uma vantagem mecânica de fator 2 — reduz a força necessária à metade, exigindo maior carga para manter o mesmo esforço físico.
Todas as questões do ENEM · Simulado ENEM — questões com gabarito e explicação, grátis e sem cadastro.
