No estudo da biomecânica do corpo humano, considera-se que o equilíbrio estático é fundamental para entender o funcionamento das articulações e dos músculos. No caso do levantamento para manter um objeto, forças são distribuídas entre os músculos e articulações para manter a estabilidade do movimento. Suponha que um atleta segure um halter de peso igual a 60 N em sua mão, mantendo o antebraço na posição horizontal, enquanto o peso do halter atua a uma distância de 4,00 cm da articulação do cotovelo. Despreze o peso do antebraço e considere que o sistema está em equilíbrio. Com base nesses dados, observe as afirmativas a seguir: A força exercida pelo bíceps é de aproximadamente 600 N. II. O torque gerado pelo bíceps é igual ao torque gerado pelo peso segurado. III. A força que a articulação do cotovelo exerce para baixo é de aproximadamente 600 N. É correto o que se afirma em:

Alternativa E

Para resolver esta questão de biomecânica e física, precisamos aplicar os princípios de equilíbrio estático, que envolvem tanto o equilíbrio de torques (rotação) quanto o equilíbrio de forças (translação).

Análise Detalhada

1. Cálculo da Força do Bíceps (Afirmação I)

O sistema está em equilíbrio, o que significa que a soma dos torques em relação ao ponto de apoio (cotovelo) deve ser nula. O torque (\tau) é calculado pelo produto da força pela distância perpendicular ao ponto de giro.

Igualando o torque gerado pelo peso ao torque gerado pelo músculo bíceps:
F_{bíceps} \cdot d_{bíceps} = P_{haltere} \cdot d_{haltere}

Substituindo os valores dados no enunciado (P = 60 \, N, d_{bíceps} = 4,0 \, cm, d_{haltere} = 40,0 \, cm):
F_{bíceps} \cdot 4,0 = 60 \cdot 40,0
F_{bíceps} = \frac{2400}{4,0} = 600 \, N

Portanto, a Afirmação I está correta.

2. Relação entre os Torques (Afirmação II)

Em qualquer sistema em equilíbrio estático de rotação, os torques que tendem a girar o corpo em sentidos opostos devem ter mesmo módulo para se cancelarem mutuamente. Como o peso tenta girar o braço para baixo e o bíceps para cima, seus torques são iguais.

Portanto, a Afirmação II está correta.

3. Cálculo da Força na Articulação (Afirmação III)

Para garantir o equilíbrio total, a soma vetorial das forças verticais também deve ser zero.

• Forças para cima: F_{bíceps} = 600 \, N.
• Forças para baixo: Peso do haltere ($60 \, N$) + Força da articulação (F_{art}).

Aplicando a segunda lei de Newton para velocidade constante (aceleração zero):
\sum F_{vertical} = 0
F_{bíceps} = P_{haltere} + F_{art}
600 = 60 + F_{art}
F_{art} = 540 \, N

A força que a articulação exerce é de $540 \, N$, não $600 \, N$. A afirmação III confunde a força do músculo com a força da articulação.

Portanto, a Afirmação III está incorreta.

Conclusão

Somente as afirmações I e II estão corretas.

Alternativa E