Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa M = 200 kg na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3 m/s2 e, quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a 5 m/s2. Em ambas as situações, a carga encontra-se na iminência de movimento, e o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais...
Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão...
Neste vídeo, resolvemos passo a passo a questão 130 de FÍSICA (Caderno Amarelo) do ENEM 2023, sobre Força e atrito, usando seguna lei de Newton.
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00:00Olá pessoal, seja bem-vindos ao vídeo. Neste vídeo eu trago aqui para vocês a questão 130 do Enem 2023.
00:09A questão de física. Diz o seguinte, uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2.
00:21Como vocês podem ver aqui na imagem. Carrega uma carga M, já tem uma tensão aqui, e aqui uma corda 1 e uma corda 2.
00:32Usadas para prender uma carga M igual a 200 kg na carroceria, conforme a ilustração, como eu já mostrei.
00:42Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3 ms².
00:50Isso na aceleração. E quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é igual a 5 ms².
01:00Ou seja, quando ele acelera, quando ele vai sair, ele vai em uma aceleração de 3 ms².
01:06E na frenagem ele acelera, desacelera a 5 ms².
01:11Em ambas as situações, a carga encontra-se na iminência do movimento.
01:18E o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura.
01:23Ou seja, o caminhão vai nessa direção aqui.
01:26O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2.
01:34Considera a aceleração da gravidade igual a 10, as tensões iniciais nas cordas igual a 0 e as duas cordas ideais.
01:43Ou seja, nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões da corda 1 e 2 ms² serão.
01:53Aí ele dá algumas opções aqui.
01:55Então, para isso, vamos fazer o cálculo.
01:57Primeiro, vamos anotar os valores das informações que ele deu.
02:05Ele deu aqui que a massa é de 200 kg.
02:13Ele também deu que a aceleração...
02:21Quando está acelerando, eu vou botar a aceleração igual a 3 ms² ao quadrado.
02:32E a aceleração de frenagem, que eu vou botar a F, igual a 5 ms².
02:43Certo?
02:43Ele também deu o coeficiente de atrito estático sendo igual a 0,2.
02:51E também deu que a gravidade é igual a 10 ms², beleza?
03:04Então, a partir dessas informações, já dá para a gente começar a analisar o caso.
03:12Se a gente for olhar, eu vou fazer um outro desenho aqui para representar a figura.
03:21Ou seja, a gente tem que analisar duas situações.
03:26No caso da aceleração...
03:28No caso da aceleração, temos a seguinte situação.
03:47Eu vou colocar aqui de outra cor para facilitar.
03:54Temos...
03:55Vou desenhar a caixa aqui.
04:03O assoário do caminhão.
04:06E aqui as tensões, né?
04:08Você tem tensão 1, a corda 1 e a corda 2.
04:13E aqui, está sendo presa no caminhão.
04:21E o caminhão...
04:22Ele está indo com certa velocidade nesse sentido aqui.
04:29Então, para analisar isso...
04:32Vamos fazer o seguinte.
04:34Aqui, quando o caminhão acelera, na aceleração, o que acontece?
04:40Imagina você em um ônibus.
04:43Se o ônibus acelera, você é jogado para trás.
04:46Então, você vai ter tensão da corda 2 puxando a massa que está aqui.
04:51Então, você vai ter uma força de atrito nessa direção.
04:58E também, vai ter uma força de atrito nessa direção.
05:05Porque se você é jogado para trás, a força de atrito, ela te joga para frente.
05:09E também vai ter uma tensão da corda sendo puxada nessa direção aqui.
05:14Então, tensão T2.
05:17Vou colocar como T2 aqui.
05:19Você vai ter uma força puxando para esse lado.
05:21Sendo que a força de atrito, ela é dada pelo coeficiente de atrito estático vezes a normal.
05:35Por quê?
05:35Porque aqui também tem a força peso.
05:40E também tem uma força normal para cima.
05:44Porque a força normal é igual à força peso.
05:46Por isso que o objeto fica parado, não desce, nem sobe aqui.
05:48Então, a força normal aqui vai ser igual à força peso.
05:55Então, a gente já pode colocar aqui como Mg.
05:58Certo?
05:58Isso é a força de atrito.
06:02Por outro lado, nós temos que encontrar a força resultante.
06:12Até porque o caminhão aqui está em aceleração.
06:15Então, vou ter uma aceleração nesse sentido.
06:17Então, a força resultante é a soma de todas as forças.
06:22Então, a força resultante vai ser igual.
06:26Lembrando que se tem uma força para cá, ou seja, se o objeto é empurrado para baixo,
06:31aqui o T1 vai ser igual a zero porque ele não vai esticar, não vai ter uma tensão.
06:36Então, aqui eu não tenho essa força de atrito, de tensão aqui, porque o objeto é jogado para baixo, para trás.
06:45Então, essa corda folga, então eu não vou ter essa tensão aqui.
06:49Então, eu não tenho essa força aqui.
06:51Então, aqui, a soma de todas as forças é a força de atrito estático mais a tensão, que no caso aqui é a tensão 2, né?
07:04Que é a corda 2.
07:07Isso tem que ser igual a massa de aceleração, que é a segunda lei de Newton.
07:12Agora, vamos calcular isso.
07:31Eu vou mudar aqui a cor para visualizar melhor.
07:35Logo, a força de atrito, vamos calcular primeiro a força de atrito, né?
07:42Para facilitar o cálculo aqui, a força de atrito vai ser igual a coeficiente de atrito vezes Mg.
07:56Onde aqui é 0,2, a massa 200 quilos.
08:05Quilogramas vezes a gravidade, que é considerado 10 metros por segundo ao quadrado.
08:14Dessa forma, aqui eu tenho 0,2 vezes 200 vezes 10.
08:22Então, basta multiplicar aqui o 0,2 por 200.
08:25Se eu multiplicasse isso aqui por 10 e multiplicasse depois por 200,
08:32isso aqui daria 2 vezes 200, seria 400.
08:35Certo?
08:37Mas aqui é 0,2.
08:39Então, se é 0,2, 0,2 vezes 200 vai dar quanto?
08:44Vai dar 40, né?
08:47Então, vai dar 40.
08:51Isso aqui, quilograma vezes 10 metros por segundo ao quadrado.
08:57Só que 40 vezes 10 vai dar 400.
09:06Então, vai dar 400 quilograma por segundo ao quadrado.
09:12Só que isso aqui é o quê?
09:15É 1 N, né?
09:16Então, vai dar 400 N.
09:20Ou seja, essa é a resposta para a força de atrito, 400 N.
09:35Voltando agora lá na força resultante.
09:37Nós temos que é a força de atrito.
09:53É a força de atrito mais a força da tensão T2.
10:00É igual a M vezes A.
10:05Nesse caso aqui, a força de atrito é 400 N.
10:12E aqui eu tenho T2 igual.
10:16O M aqui é o quê?
10:17200.
10:19200 quilogramas vezes.
10:23Eu posso...
10:24Vocês podem fazer aí sem precisar colocar as unidades.
10:27Eu já coloco logo as unidades porque no final já facilita para mim.
10:31Mas se quiser, só coloco os números.
10:32Depois no final eu coloco a unidade.
10:34Nesse caso aqui, na aceleração, a gente viu no enunciado da questão que na aceleração,
10:42a aceleração é 3 metros por segundo ao quadrado.
10:45Então, vezes 3.
10:49Vezes 3.
10:55Metros por segundo ao quadrado.
10:59Certo?
10:59Então, aqui, reorganizando, eu tenho que T2 é igual...
11:07Já vou multiplicar aqui.
11:09200 vezes 3.
11:09Dá quanto?
11:11Vai dar 600.
11:14600.
11:15E quilogramas, metros por segundo ao quadrado.
11:18Já vai dar em N.
11:20E menos esse aqui que passou para o outro lado.
11:23Menos esse que passou para o outro lado, que é 400 N.
11:28Dessa forma, 600 menos 400 é igual a 200 N.
11:39Ou seja, encontramos que o resultado para a tensão T2 é de 200 N.
11:48Isso na aceleração.
11:49Agora, vamos fazer o caso na freagem.
11:54O caso 2.
11:58Na freagem, né?
12:14Eu vou desenhar aqui novamente, para ficar mais claro.
12:18Vou ter uma aqui, a massa, a carga do caminhão.
12:26Eu tenho a corda 2 aqui.
12:29Eu tenho a corda 1.
12:31Eu tenho a estrutura do caminhão aqui.
12:33Agora, eu tenho uma seguinte situação.
12:42Vou mudar aqui de cor.
12:46Se na freagem, significa o quê?
12:48Que eu estou desacelerando.
12:49Então, eu vou adotar com uma aceleração vindo nesse sentido.
12:53Ou seja, é uma aceleração negativa.
12:55Então, já vou adotar nesse sentido.
12:56Aqui, se eu estou freando, o que acontece?
13:00A massa que está dentro do caminhão vai ser jogada para frente.
13:03Então, eu vou ter uma força de tensão puxando para cá.
13:08Então, eu vou ter T1 puxando nesse sentido.
13:11E se puxa para frente, eu vou ter uma força de atrito empurrando para trás do caminhão.
13:17Então, eu vou ter uma força de atrito nesse sentido aqui.
13:22Agora, é só fazer o cálculo.
13:27Nesse caso aqui.
13:31E também eu vou ter a normal.
13:33Vou ter a força peso aqui.
13:35E também vou ter uma normal.
13:36Que bom se anular.
13:38E a força resultante nessa situação vai ser igual a soma de todas as forças.
13:44Que nesse caso aqui, essa é zero.
13:45O T2, porque aqui a corda afogou.
13:50Não está tendo uma tensão.
13:52Certo?
13:53E também normal.
13:54E peso se anula entre si.
13:57Então, a força que está atuando aqui vai ser apenas a T1.
14:02E a força de atrito.
14:05Tudo isso vai ser igual a massa vezes a aceleração.
14:10Segundo a lei de Newton.
14:11Certo?
14:11Vou mudar aqui a cor para ficar visualmente elegante.
14:18Nesse caso aqui.
14:20Do mesmo modo que a gente fez na questão anterior.
14:23Ou seja, na situação anterior da aceleração.
14:26Temos nessa situação aqui.
14:27A gente já calculou que a força é de atrito.
14:35Ou seja, o coeficiente é o mesmo.
14:37Então, vai ser a mesma situação.
14:40Vai ser o mesmo valor.
14:41Então, a gente tem que a força do tanto é T1.
14:43Mais a força de atrito.
14:47E é igual a MA.
14:50Onde T1 eu não sei quem é.
14:53Eu quero saber.
14:54Eu posso colocar MA menos força de atrito.
15:02Certo?
15:04Onde MA é 200.
15:07200 o quê?
15:08Quilogramas.
15:11E A.
15:14Nesse caso aqui.
15:16Na desaceleração.
15:17Na frenagem.
15:18A aceleração.
15:19A gente viu que é 5 metros por segundo ao quadrado.
15:23Então, nesse caso aqui.
15:24A gente tem que colocar a aceleração da frenagem.
15:275 metros por segundo ao quadrado.
15:31Tudo isso é menos a força de atrito.
15:34Que a gente já calculou.
15:35E essa força de atrito deu 400 N.
15:42Então, 400 N.
15:47Se a gente calcular aqui.
15:51É 200 vezes 5.
15:54Vai dar quanto?
15:56Ou seja, vai dar 1.000.
15:58Né?
15:58E as unidades?
16:04Quilogramas, metros por segundo ao quadrado.
16:06É o quê?
16:06Newton.
16:08Ou seja, 1.000 menos 400 N.
16:12Desse modo, a força de tensão T1 vai ser igual a 600 N.
16:20Ou seja, essa é a resposta para a situação da desaceleração.
16:30Então, vamos analisar a situação aqui agora das questões.
16:34Qual questão deve ser verdadeira?
16:37Na aceleração, ele está dizendo aqui.
16:39T1 é igual a zero.
16:43Ou seja, verdade.
16:44T1 é igual a zero.
16:47E T2 é igual a 200.
16:50Isso aqui está dizendo em Newton, né?
16:52Então, é igual a 200.
16:53Então, a gente encontrou o quê?
16:54Que T2 é igual a 200.
16:56Está correto?
16:58Isso na aceleração.
16:59Na frenagem, T1 é igual a 600.
17:01Vamos ver lá.
17:03Verdade.
17:04T1 é igual a 600.
17:06E T2 é igual a zero.
17:08T2 aqui é igual a zero.
17:10Como eu mostrei para vocês.
17:12Porque aqui a corda está afogada, né?
17:14Então, a resposta correta é a letra A?
17:18De acordo com o que a gente procurou aqui.
17:21Agora, vamos ver outras respostas.
17:22Na aceleração, T é igual a zero.
17:28T2 é igual a 200.
17:30Verdade.
17:31Só que aqui ele botou o valor errado, né?
17:33T1 é igual a 1400.
17:36E T2 é igual a zero.
17:38Se a gente não calculasse, a gente não saberia.
17:41Se a gente calculasse a primeira parte, ficava entre essa e essa.
17:44E aqui ele fala, na aceleração, T1 é igual a zero.
17:48T2 é igual a 600.
17:50Ou seja, a gente calculou o valor.
17:52Foi 200, não foi 600.
17:54E aqui ele fala, T1 é igual a 600.
17:57Verdade.
17:58E aqui, verdade.
17:59Só que aqui ele botou errado o valor.
18:02Agora, na aceleração, ele botou 560.
18:04T1.
18:06T2 é igual a zero.
18:07Ou seja, 560 não é verdade.
18:10A gente viu que é zero.
18:12E aqui também.
18:13Na aceleração, letra A, eu já coloco que T1 é igual a 640.
18:17Errado.
18:18A gente viu que é zero.
18:20Então, é isso, pessoal.
18:21Essa foi a solução.
18:23Passa a passo da questão 130 do caderno amarelo do Enem 2023.
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