Questão 112 do Enem 2022 comentada
Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Física · Dinâmica e leis de Newton. Tente responder antes de abrir o gabarito.
Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:
• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90°; • Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 kg. Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a m aceleração da gravidade é igual a 10 e despreza
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s forças dissipativas. Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?
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Gabarito oficial (INEP): D
No ponto mais baixo, o balanço descreve movimento circular. Como o ângulo máximo é 90°, a energia cinética no ponto mais baixo vem da queda de altura L: mgL = mv²/2, logo v² = 2gL. Na vertical, a resultante centrípeta é T_total − mg = mv²/L = 2mg, então T_total = 3mg. Com m = 24 kg e g = 10 m/s²: mg = 24 × 10 = 240 N e T_total = 3 × 240 = 720 N. Como há dois segmentos iguais e paralelos, cada corda suporta T = 720/2 = 360 N. A corda escolhida deve suportar 25% a mais: 360 × 1,25 = 450 N, alternativa D.
- A: 120 N não corresponde a nenhuma etapa do cálculo.
- B: 300 N não vem de 360 × 1,25 nem de outro passo correto.
- C: 360 N é a tensão máxima em cada corda, sem o fator de segurança.
- E: 900 N é 1,25 × 720, ou seja, usa a tensão total sem dividir pelos dois segmentos.
Conceitos cobrados: Movimento circular e força centrípeta; Conservação da energia mecânica; Tensão em cordas e fator de segurança.
Comentário gerado por IA a partir do gabarito oficial e revisado automaticamente; pode conter erros — o gabarito do INEP prevalece.
Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2022, 2º dia, questão 112.
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