Durante uma pesquisa em uma geleira, uma equipe deixa um equipamento rígido sobre uma base plana de gelo. Uma…

Questão

Durante uma pesquisa em uma geleira, uma equipe deixa um equipamento rígido sobre uma base plana de gelo. Uma força horizontal aplicada à mesma altura pode fazê-lo tombar se o torque dessa força superar o efeito estabilizador do peso em torno da borda da base. A equipe considera substituir a base por outra mais larga, mantendo o equipamento, a massa e a altura em que a força é aplicada. Considerando as condições descritas, qual efeito a substituição por uma base mais larga tende a produzir sobre a força horizontal necessária para iniciar o tombamento?

1. A) Será necessária uma força horizontal menor, pois a base mais larga aproxima o centro de massa da borda de tombamento e reduz o efeito estabilizador do peso.
2. B) A força necessária dependerá principalmente da área de contato da base com o gelo, pois essa área define como a força horizontal é transmitida ao equipamento.
3. C) Será necessária a mesma força horizontal, pois a massa do equipamento e a altura de aplicação da força permanecem iguais, mantendo inalterado o equilíbrio de torques.
4. D) Será necessária uma força horizontal maior, pois a base mais larga aumenta o efeito estabilizador do peso em relação à borda de tombamento.
5. E) Não é possível comparar a força necessária para iniciar o tombamento sem conhecer a aderência entre a base e o gelo, que determina a resistência ao movimento.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Identifique o sistema. O equipamento tomba em torno da borda da base quando o torque da força horizontal aplicada à sua altura superar o torque estabilizador do peso em relação a essa borda.
2. Escreva a condição de equilíbrio no limiar do tombamento. Se F é a força horizontal, h é a altura de aplicação, m é a massa, g a gravidade e d é a distância horizontal do centro de massa até a borda de tombamento, o tombamento começa quando F·h = m·g·d.
3. Isole a força. Obtém-se F = m·g·d/h. Mantidas massa, altura de aplicação e posição do centro de massa, a força crítica é diretamente proporcional à distância d.
4. Analise a base mais larga. Ao alargar a base, a borda de tombamento se afasta do centro de massa, ou seja, d aumenta. Assim, o peso passa a ter maior braço de alavanca estabilizador e será necessária uma força horizontal maior para tombar o equipamento.
5. Avalie as alternativas incorretas. A é falsa porque afirma que a base mais larga reduz o efeito estabilizador, quando ocorre o contrário. B é falsa porque a área de contato não entra na equação de torques, que depende de massa, altura e distância à borda. C é falsa porque ignora que a distância d muda com a largura da base, alterando o equilíbrio. E é falsa porque, no modelo de tombamento por torque, a aderência não determina o limiar de tombamento; ela afetaria apenas o deslizamento, que não é o fenômeno analisado.
6. Conclusão: a alternativa correta é a D, coincidindo com o gabarito oficial.

💡 Dica: Compare o torque do peso em relação à borda de tombamento antes e depois do aumento da largura da base.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Durante uma atividade de manutenção em uma escola pública, uma escada rígida de 4,0 m é apoiada em uma parede vertical…
• Durante a montagem de uma placa rígida em uma praça, engenheiros verificam se ela permanecerá parada e sem girar quando…
• Em uma atividade de Física em uma piscina, estudantes compararam duas boias de mesmo formato e mesmo tamanho. Uma delas…
• Uma mesa de estudo permanece estável mesmo quando recebe livros sobre sua superfície. Isso ocorre porque o conjunto de…
• Para provocar a perda de equilíbrio lateralmente, um praticante aplica uma força horizontal F ao tronco de um oponente…
• Durante a manutenção de uma prensa manual, um trabalhador utiliza uma barra rígida que pode girar em torno de um fulcro…

Todas as questões de Equilíbrio de Ponto Material e Corpo Rígido