Durante a manutenção de uma prensa manual, um trabalhador utiliza uma barra rígida que pode girar em torno de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante a manutenção de uma prensa manual, um trabalhador utiliza uma barra rígida que pode girar em torno de um fulcro fixo. À esquerda do fulcro, uma carga exerce força vertical para baixo, de 120 N, a 0,40 m do eixo de rotação. À direita do fulcro, o trabalhador exerce força vertical para baixo, de 30 N, a 1,60 m do eixo. Nessa configuração, a força da carga tende a girar a barra no sentido anti-horário, enquanto a força do trabalhador tende a girá-la no sentido horário. Despreze o peso da barra e considere que o módulo do torque é calculado por t = F · r. Com base nas informações do texto, qual conclusão está correta sobre o movimento da barra?
- A) A barra permanece em equilíbrio, pois os torques têm módulos iguais, de 48 N·m, e sentidos opostos.
- B) A barra gira no sentido anti-horário, pois o torque resultante é de 96 N·m.
- C) A barra gira no sentido horário, pois o torque do trabalhador supera o torque da carga.
- D) A barra permanece em equilíbrio, pois as forças aplicadas têm módulos iguais e sentidos opostos.
- E) A barra gira no sentido anti-horário, pois o torque da carga supera o torque do trabalhador.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A carga exerce 120 N a 0,40 m do fulcro, à esquerda, e tende a girar a barra no sentido anti-horário. O trabalhador exerce 30 N a 1,60 m do fulcro, à direita, e tende a girar a barra no sentido horário.
- Calcule o torque da carga com t = F · r. Temos 120 · 0,40 = 48 N·m, no sentido anti-horário.
- Calcule o torque do trabalhador com t = F · r. Temos 30 · 1,60 = 48 N·m, no sentido horário.
- Compare os torques. Os módulos são iguais (48 N·m) e os sentidos são opostos. Como o torque resultante é zero, a barra não tem tendência de girar e permanece em equilíbrio de rotação. Assim, a alternativa A está correta, e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as demais estão erradas. A alternativa B soma os torques como se tivessem o mesmo sentido, o que não é correto. A alternativa C compara apenas a distância e ignora que a força do trabalhador é menor. A alternativa D confunde equilíbrio de torques com equilíbrio de forças, e as forças (120 N e 30 N) não têm o mesmo módulo. A alternativa E ignora a distância ao comparar apenas a intensidade da força da carga.
💡 Dica: Calcule os momentos em relação ao fulcro e compare.
Alternativa por alternativa
O torque produzido pela carga é τ = 120 · 0,40 = 48 N·m, no sentido anti-horário. O torque produzido pelo trabalhador é τ = 30 · 1,60 = 48 N·m, no sentido horário. Como os torques têm o mesmo módulo e sentidos contrários, o torque resultante é nulo e a barra permanece em equilíbrio.
O aluno somou os dois torques de 48 N·m como se atuassem no mesmo sentido, obtendo 96 N·m, e não considerou que os sentidos são opostos.
O aluno acredita que, por estar mais longe do fulcro (1,60 m contra 0,40 m), o trabalhador tem vantagem, sem multiplicar corretamente a força pela distância.
O aluno confunde equilíbrio de rotação com equilíbrio de forças, pensando que a barra só está em equilíbrio se as forças forem iguais, o que não é a condição para o torque.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre força e distância, calculando torques incorretamente e não percebendo que o sistema está em equilíbrio.
O aluno considera apenas a intensidade da força, pensando que 120 N supera 30 N, e ignora a distância ao fulcro no cálculo do torque.
Raio-X da questão
equilíbrio de alavancas
avaliacao
torque e alavancas · equilíbrio de forças
Revisar os princípios de alavancas e momentos de força.
O aluno pode confundir a relação entre força e distância, calculando torques incorretamente e não percebendo que o sistema está em equilíbrio.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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