Considere uma esfera que rola sem deslizar sobre uma calha simétrica que tem dois trechos retilíneos, I e I I , como mostrado na figura. Ela oscila descendo e subindo nos dois ramos da calha. No trecho I a força de atrito é f → I e no trecho I I , é f → I I . Considere que as únicas forças que atuam sobre a esfera sejam a força normal e a força de atrito exercidas pela calha, e seu peso.

Dentre os diagramas seguintes

O que melhor representa o sentido e a direção das forças de atrito f → I e f → I I nos trechos I e I I é

  1. 5 ;
  2. 3 ;
  3. 1 ;
  4. 4 ;
  5. 2 ;

Passo 1

Temos aqui uma esfera que rola sem deslizar e precisamos encontrar a força de atrito que atua nela.

Para uma esfera rolando sem deslizar em um plano inclinado, teremos um diagrama do corpo livre dessa forma:

Vemos no diagrama acima, que a força de atrito é a única força capaz de realizar torque e é ela que irá gerar a aceleração angular representada acima.

E precisamos ficar atentos aqui numa coisa!

Não importa se a bola está subindo ou descendo o plano. A aceleração angular será sempre de forma que irá desacelerar a esfera se ela estiver subindo e que irá acelerar se ela estiver descendo.

Faz sentido, né? Se você lança uma bola em direção a um plano inclinado, ela vai subir freando até parar e depois vai descer acelerando.

Então, é só pensarmos que a força de atrito estará sempre na direção subindo o plano!

Passo 2

Na rampa I , teremos a seguinte configuração:

Portanto, o diagrama correto para a força de atrito nesse caso é:

E para a rampa I I , teremos a seguinte configuração:

E o diagrama correto para a força de atrito é:

Sendo assim, a alternativa correta é a letra B, que representa o diagrama 3.

Resposta

Letra B

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