- Um cavalo puxa uma carroça em movimento. Que força é responsável pelo movimento do cavalo? E da carroça?
Passo 1
O enunciado diz que um cavalo puxa uma carroça em movimento e pergunta duas coisas separadas:
- Qual força é responsável pelo movimento do cavalo?
- Qual força é responsável pelo movimento da carroça?
Informações dadas (explicitadas): o cavalo está ligado à carroça e ambos estão em movimento. Não há números; é uma questão conceitual sobre forças envolvidas.
Passo 2
Vamos olhar primeiro para o cavalo sozinho (diagrama de corpo livre mental). Liste as forças horizontais que atuam sobre o cavalo:
- a força que o solo exerce sobre o cavalo para a frente (força de atrito estático entre casco e chão), que vou chamar de
e que aponta para a frente; - a força para trás que a carroça (pela barra ou arreio) exerce sobre o cavalo, que vou chamar de
; - possíveis forças de resistência (arrasto do ar, etc.), todas apontando para trás e agrupadas em
.
Explique o porquê do atrito aparecer: quando o cavalo “empurra” o chão com os cascos para trás (ele aplica uma força no solo), o solo responde com uma força igual e oposta sobre o cavalo. Essa resposta é a força de atrito estático que aponta para frente e é a que pode impulsionar o cavalo.
Passo 3
Use a ideia básica para relacionar forças e aceleração (a fórmula que você deve escrever numa prova):
Escrevendo as forças horizontais:
Interpretação passo a passo:
- Se o cavalo está acelerando para frente, então
é maior que a soma das forças que puxam-no para trás (arreio + resistências). - Se o cavalo se move com velocidade constante, então
e .
Conclusão intermediária: a força que realmente “impulsiona” o cavalo para frente é a força de atrito estático que o solo exerce sobre ele,
— porque sem essa força do solo o cavalo não teria nada para empurrar e não poderia avançar.
Passo 4
Agora olhamos para a carroça (diagrama de corpo livre da carroça). As forças horizontais que atuam sobre a carroça são:
- a força de tração (ou tensão) que o cavalo exerce sobre a carroça pela barra/arreio, chamo de
e que aponta para frente; - as forças resistivas (atrito das rodas, resistência do ar, etc.), agrupadas em
e apontando para trás.
Escrevemos a equação da segunda lei para a carroça:
ou
Interpretação:
- Se a carroça acelera para frente,
. - Se a carroça vai a velocidade constante,
e .
Conclusão: a força responsável pelo movimento (pelo avanço) da carroça é a força de tração que o cavalo exerce sobre ela,
.
Passo 5
Esclarecimento sobre ação e reação (muito pedido em provas):
- Quando o cavalo puxa a carroça, ele exerce sobre a carroça uma força
para frente; a carroça, por sua vez, exerce sobre o cavalo uma força igual e oposta (essas são par de ação-reação). Essas forças agem em corpos diferentes e não se anulam entre si. - O movimento do cavalo não vem dessa força do arreio (que puxa-o para trás), mas sim da reação do solo (o atrito estático para frente). Ou seja: o cavalo só consegue puxar a carroça porque consegue empurrar o solo para trás e o solo o empurra para frente.
Passo 6
Como responder curto e bem numa prova (frases prontas):
- Diga explicitamente qual força para o cavalo e por quê em 1–2 linhas, e faça o mesmo para a carroça. Se quiser, acrescente a equação rápida que mostra o balanço das forças (veja os exemplos nas etapas anteriores). Lembre-se de mencionar a interação cavalo–solo para justificar o movimento do cavalo.
Força prática para decorar: cavalo → força de atrito estático do solo sobre o cavalo; carroça → força de tração (tensão) aplicada pelo cavalo sobre a carroça.
Resposta
A força responsável pelo movimento do cavalo é a força de atrito estático que o solo exerce sobre o cavalo (
), que surge porque o cavalo empurra o solo para trás.
A força responsável pelo movimento da carroça é a força de tração (tensão) que o cavalo aplica na barra/arreio sobre a carroça ( ).
A força responsável pelo movimento da carroça é a força de tração (tensão) que o cavalo aplica na barra/arreio sobre a carroça (