(Uema) Um estudante analisou uma criança brincando em um escorregador o qual tem uma leve inclinação.
A velocidade foi constante em determinado trecho do escorregador em razão de o(a)
a) aceleraçäo ter sido maior que zero.
b) atrito estático ter sido igual a zero.
c) atrito estático ter sido menor que o atrito cinético.
d) atrito estático ter sido igual ao atrito cinético.
e) aceleração ter sido igual a zero.
A velocidade foi constante em determinado trecho do escorregador em razão de o(a)
a) aceleraçäo ter sido maior que zero.
b) atrito estático ter sido igual a zero.
c) atrito estático ter sido menor que o atrito cinético.
d) atrito estático ter sido igual ao atrito cinético.
e) aceleração ter sido igual a zero.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede que se escolha a causa de o movimento ter velocidade constante num trecho do escorregador:
- Informação principal: a velocidade da criança foi constante num determinado trecho do escorregador.
- Contexto: escorregador com leve inclinação; a criança está deslizando (há movimento relativo entre criança e escorregador).
- O enunciado apresenta cinco alternativas (a–e) e pede qual delas explica por que a velocidade foi constante.
Passo 2
Entendimento básico (o que significa “velocidade constante”):
- Velocidade constante quer dizer que o valor da velocidade não muda com o tempo. Em termos físicos isso significa que a aceleração é nula.
- Definição: a aceleração é a taxa de variação da velocidade, ou seja, se a velocidade não muda então a aceleração é zero.
- Em símbolos: se a velocidade é constante então
.
Passo 3
Princípio físico que liga aceleração e forças (Newton):
- A Segunda Lei de Newton diz que a soma das forças resultantes sobre um corpo é igual à massa vezes a aceleração:
- Se
então a soma das forças resultantes é zero ( ): as forças que atuam se equilibram.
Passo 4
Forças no escorregador e componentes (para entender o equilíbrio quando há velocidade constante):
- Forças que atuam na criança que desliza: peso
(vertical para baixo), força normal (perpendicular à superfície) e força de atrito, que, por haver deslizamento, é atrito cinético , apontando contra o movimento. - Decompondo o peso em componentes paralela e perpendicular ao plano inclinado:
- Componente paralela ao plano:
(puxa para baixo ao longo do plano). - Componente perpendicular ao plano:
(equilibrada pela normal).
- Componente paralela ao plano:
- Somando forças ao longo da direção do plano (tomando o sentido para baixo como positivo):
- Se a velocidade é constante, então
e da equação acima vem:
Isto mostra que, no trecho de velocidade constante, a componente do peso ao longo do plano é exatamente equilibrada pela força de atrito cinético.
Passo 5
Por que as outras alternativas estão incorretas (explicando de forma direta e amigável):
- (a) “aceleração ter sido maior que zero.” — se a aceleração fosse maior que zero a velocidade mudaria (aumentaria ou diminuiria), logo não seria constante. Errado.
- (b) “atrito estático ter sido igual a zero.” — atrito estático atua quando não há deslizamento relativo entre superfícies; aqui a criança desliza, portanto o atrito que atua é o atrito cinético, não o estático. Mesmo que o atrito estático fosse zero, isso não explica velocidade constante enquanto desliza. Errado.
- (c) “atrito estático ter sido menor que o atrito cinético.” — comparação entre atritos estáticos e cinéticos não é a razão para velocidade constante; além disso, enquanto há deslizamento o atrito relevante é o cinético. Errado e irrelevante.
- (d) “atrito estático ter sido igual ao atrito cinético.” — não faz sentido físico numa situação de deslizamento (atrito estático não está atuando) e, de qualquer forma, isso não é a condição necessária para velocidade constante. Errado.
- (e) “aceleração ter sido igual a zero.” — essa é a descrição direta e correta de “velocidade constante”:
. Além disso, com as forças ao longo do plano se equilibram (como mostrado no passo anterior). Correto.
Passo 6
Resumo final e incentivo:
- Conclui-se que a razão física pela qual a velocidade foi constante é exatamente que a aceleração era nula (
), ou seja, as forças que atuam ao longo do escorregador se equilibraram naquele trecho. - Bom trabalho por chegar até aqui — essa é a ideia chave que costuma cair em prova: “velocidade constante → aceleração zero → forças equilibradas”.
Resposta
e) aceleração ter sido igual a zero.