Análise da Questão de Física - Mecânica
Resumo do Problema
A questão apresenta dois casos com um mesmo bloco sobre uma mesa e pede para identificar a alternativa INCORRETA sobre as forças totais de contato \vec{F}_1 e \vec{F}_2.
Desenvolvimento
Conceito Fundamental: Equilíbrio de Forças
Em ambos os casos, o bloco está em equilíbrio:
| Caso | Situação | Aceleração | Condição |
|---|
| 1 | Bloco parado | a = 0 | Equilíbrio estático |
| 2 | Desliza com velocidade constante | a = 0 | Equilíbrio dinâmico |
Quando a = 0, a soma das forças é nula (\sum \vec{F} = 0).
Análise do Caso 1 (Mesa Horizontal)
O bloco permanece parado, então:
\vec{F}_1 + \vec{P} = 0 \Rightarrow \vec{F}_1 = -\vec{P}
Isso significa que:
- Direção: Vertical (para cima)
- Sentido: Oposto ao peso
- Módulo: |\vec{F}_1| = |\vec{P}|
Análise do Caso 2 (Mesa Inclinada)
O bloco desliza com velocidade constante, portanto também está em equilíbrio:
\vec{F}_2 + \vec{P} = 0 \Rightarrow \vec{F}_2 = -\vec{P}
Onde \vec{F}_2 é a soma vetorial da força normal e da força de atrito.
Análise das Alternativas
| Alternativa | Análise | Veredito |
|---|
| (a) |\vec{F}_1| = |\vec{P}| | Correto - módulo igual no caso 1 | ✅ Verdadeira |
| (b) \vec{F}_1 = -\vec{P} | Correto - direção oposta ao peso | ✅ Verdadeira |
| (c) \vec{F}_2 é perpendicular ao solo | Correto - aponta verticalmente para cima (oposto ao peso) | ✅ Verdadeira |
| (d) \vec{F}_1 = \vec{F}_2 | Correto - ambos são iguais a -\vec{P} | ✅ Verdadeira |
| (e) |\vec{F}_2| > |\vec{P}| | Incorreto - módulos são iguais (|\vec{F}_2| = |\vec{P}|) | ❌ FALSA |
Explicação Detalhada da Alternativa Incorreta
Na alternativa (e), afirma-se que o módulo de \vec{F}_2 é maior que o peso. Isso viola o princípio do equilíbrio:
- Se |\vec{F}_2| > |\vec{P}|, haveria uma força resultante não-nula
- Isso causaria aceleração, contradizendo a condição de velocidade constante
- No equilíbrio: módulos devem ser iguais
Analogia: Imagine empurrar uma caixa com força exatamente igual ao atrito — ela se move com velocidade constante. Se sua força fosse maior, a caixa aceleraria.
Conclusão
Alternativa E é a incorreta porque viola a condição de equilíbrio dinâmico. Em ambos os casos, as forças totais de contato têm módulo igual ao peso, pois compensam completamente a ação da gravidade.