Uma barra homogênea horizontal de comprimento 4,0 m e peso 120 N está articulada no extremo esquerdo e é…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma barra homogênea horizontal de comprimento 4,0 m e peso 120 N está articulada no extremo esquerdo e é sustentada em equilíbrio por uma força vertical para cima no extremo direito. Qual a intensidade dessa força?
- A) F = 60 N
- B) F = 30 N
- C) F = 90 N
- D) F = 120 N
- E) F = 40 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique as forças. O peso da barra (120 N) atua no seu centro de massa, que fica no ponto médio de 4,0 m, ou seja, a 2,0 m da articulação. A força F atua na extremidade direita, a 4,0 m da articulação. A articulação exerce uma reação que não gera momento em relação ao próprio ponto de apoio.
- Como a barra está em equilíbrio de rotação, a soma dos momentos (torques) em relação à articulação deve ser zero. Momento horário do peso: 120 x 2,0 = 240 N·m. Momento anti-horário da força: F x 4,0.
- Igualando os momentos: F x 4,0 = 120 x 2,0, então F = 240 / 4,0 = 60 N. A alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: B (30 N) supõe que o peso atua na extremidade, com braço de 4,0 m, ou divide o peso por 4; C (90 N) usa um braço de 3,0 m para o peso; D (120 N) iguala a força ao peso, ignorando o equilíbrio de momentos; E (40 N) usa um braço de 3,0 m para a força, ou seja, faz a conta com a distância errada.
💡 Dica: Aplique o princípio da alavanca para encontrar a força.
Alternativa por alternativa
Equilíbrio de torques: F·4,0 m = 120 N·2,0 m ? F = (120·2,0)/4,0 = 60 N.
O aluno supõe que o peso atua na extremidade da barra (braço de 4,0 m) ou simplesmente divide o peso pelo comprimento, esquecendo que o centro de massa de uma barra homogênea fica no meio.
O aluno usa um braço de 3,0 m para o peso, confundindo a posição do centro de massa da barra com um ponto a 3/4 do comprimento.
Por que engana: O aluno pode confundir a força resultante com o peso da barra, não considerando a distribuição de momentos em relação ao ponto de apoio.
O aluno acredita que a força para cima precisa apenas igualar o peso (equilíbrio de forças), sem considerar o equilíbrio de momentos em relação à articulação.
O aluno usa uma distância errada para a força (3,0 m em vez de 4,0 m) ao montar a igualdade de momentos, o que leva a F = 120 x 2 / 6 ou a uma divisão incorreta.
Raio-X da questão
equilíbrio de forças
avaliacao
equilíbrio de forças · momento de força
Revisar o princípio do momento e equilíbrio de forças.
O aluno pode confundir a força resultante com o peso da barra, não considerando a distribuição de momentos em relação ao ponto de apoio.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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