Segundo Nussenzveig (2018, p. 341): “Se o corpo é suspenso por um de seus pontos, a posição de equilíbrio é preciso que a força-peso P do fio de suspensão tenha a mesma linha de ação que a força-peso P do corpo aplicado na centro de gravidade G porque não apenas a resultante, mas também o torque resultante dessas duas forças deve ser nulo.” Com base nesta afirmação e em seus conhecimentos, assinale a alternativa correta.

Alternativa C

Em equilíbrio mecânico, os vetores forças peso e força do fio são colineares.

Introdução

A questão aborda os conceitos fundamentais de estática e equilíbrio de corpos rígidos, baseando-se em uma citação clássica da Física Básica de Nussenzveig. O enunciado descreve a condição necessária para que um corpo suspenso permaneça imóvel.

O ponto central da afirmação é que, para haver equilíbrio, não basta as forças se cancelarem em módulo; elas devem estar alinhadas geometricamente para que não haja rotação.

Desenvolvimento

Para entender a resposta correta, precisamos decompor as condições de equilíbrio:

1. Equilíbrio de Translação: A soma das forças externas deve ser nula (\sum \vec{F} = 0). Isso significa que a magnitude da tensão no fio deve ser igual à magnitude do peso do corpo.
2. Equilíbrio de Rotação: A soma dos torques (ou momentos) externos deve ser nula (\sum \vec{\tau} = 0).

Se a força de tração do fio e a força peso não agissem ao longo da mesma linha vertical, elas formariam um binário (par de forças). Um binário gera um torque líquido que faria o corpo girar até que as linhas de ação coincidissem. Portanto, a colinearidade é essencial para eliminar o momento resultante.

Análise das Alternativas

Vamos verificar cada opção com base na teoria apresentada:

• (A) Incorreta. Existe uma relação direta: o peso atua exatamente no centro de gravidade (G). Sem esse ponto de referência, não poderíamos calcular o torque corretamente.
• (B) Incorreta. Em equilíbrio estático, a tensão é igual ao peso, não maior. O torque é zero, não exige uma força extra para compensar.
• (C) Correta. O texto diz explicitamente que a tensão deve ter a "mesma linha de ação". Na física, quando dois vetores atuam sobre a mesma linha reta, eles são definidos como colineares.
• (D) Incorreta. Uma definição fundamental de equilíbrio é que a soma dos momentos seja zero, não diferente de zero.
• (E) Incorreta. O contexto do enunciado refere-se à determinação da posição de equilíbrio estático. Embora a direção seja oposta, o foco da questão é a geometria (colinearidade) necessária para anular o torque, descrito melhor na alternativa C.

Conclusão

A afirmação do enunciado descreve a necessidade de alinhamento geométrico para garantir o equilíbrio rotacional. Quando duas forças têm a mesma linha de ação, dizemos que elas são colineares.

Portanto, a alternativa C é a única que traduz corretamente o conceito físico de "mesma linha de ação" e a condição de equilíbrio mecânico descrita.