1. 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:
  1. Qual força é responsável pelo movimento do cavalo?
  2. 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 F_{\text{atrito}} 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 F_{\text{arreio}};
  • possíveis forças de resistência (arrasto do ar, etc.), todas apontando para trás e agrupadas em F_{\text{res}}.
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):
\sum F_x = m_{\text{cavalo}}\, a_{\text{cavalo}}.
Escrevendo as forças horizontais:
F_{\text{atrito}} - F_{\text{arreio}} - F_{\text{res}} = m_{\text{cavalo}}\, a_{\text{cavalo}}.
Interpretação passo a passo:
  • Se o cavalo está acelerando para frente, então F_{\text{atrito}} é maior que a soma das forças que puxam-no para trás (arreio + resistências).
  • Se o cavalo se move com velocidade constante, então a_{\text{cavalo}}=0 e F_{\text{atrito}} = F_{\text{arreio}} + F_{\text{res}}.
Conclusão intermediária: a força que realmente “impulsiona” o cavalo para frente é a força de atrito estático que o solo exerce sobre ele, F_{\text{atrito}} — 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 F_{\text{tracão}}ã e que aponta para frente;
  • as forças resistivas (atrito das rodas, resistência do ar, etc.), agrupadas em F_{\text{res,carroça}}ç e apontando para trás.
Escrevemos a equação da segunda lei para a carroça:
\sum F_x = m_{\text{carroça}}\, a_{\text{carroça}}çç
ou
F_{\text{tracão}} - F_{\text{res,carroça}} = m_{\text{carroça}}\, a_{\text{carroça}}.ãççç
Interpretação:
  • Se a carroça acelera para frente, F_{\text{tracão}} > F_{\text{res,carroça}}ãç.
  • Se a carroça vai a velocidade constante, a_{\text{carroça}}=0ç e F_{\text{tracão}} = F_{\text{res,carroça}}ãç.
Conclusão: a força responsável pelo movimento (pelo avanço) da carroça é a força de tração que o cavalo exerce sobre ela, F_{\text{tracão}}ã.

Passo 5

Esclarecimento sobre ação e reação (muito pedido em provas):
  • Quando o cavalo puxa a carroça, ele exerce sobre a carroça uma força F_{\text{tracão}}ã para frente; a carroça, por sua vez, exerce sobre o cavalo uma força igual e oposta F_{\text{arreio}} (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 ( F_{\text{atrito}} ), 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 ( F_{\text{tracão}}ã ).

Exercícios relacionados