Questão 112 · Física: Dinâmica e leis de Newton
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?
- A) 120 N
- B) 300 N
- C) 360 N
- D) 450 N
- E) 900 N
Marque a alternativa correta:
Gabarito: D
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2022).
Comentário
Gabarito: 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.
Fundamentos: Movimento circular e força centrípeta · Conservação da energia mecânica · Tensão em cordas e fator de segurança
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2022 (Enem — 2º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Matemática e suas Tecnologias)), questão 112, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.