ENEM 2023 — Questão 120: Ciências da Natureza
Resposta: alternativa D
2
Para resolver essa questão, é fundamental entender o conceito de força e como ela se relaciona com os aparelhos de musculação descritos.
Uma academia decide trocar gradualmente seus aparelhos de musculação. Agora, os frequentadores que utilizam os aparelhos do tipo 1 podem também utilizar os aparelhos do tipo 2, representados na figura, para elevar cargas correspondentes às massas M1 (no aparelho tipo 1) e M2 (no aparelho tipo 2), com velocidade constante. A fim de que o exercício seja realizado com a mesma força F vetorial, os usuários devem ser orientados a respeito da relação entre as cargas nos dois tipos de aparelhos, já que as polias fixas apenas mudam a direção das forças, enquanto a polia móvel divide as forças. Em ambos os aparelhos, considere as cordas inextensíveis, as massas das polias e das cordas desprezíveis e que não há dissipação de energia.
Para essa academia, qual deve ser a razão M2 dividido por M1 informada aos usuários?
Resolução comentada da questão 120 do ENEM 2023
Resolução
Para resolver essa questão, é fundamental entender o conceito de força e como ela se relaciona com os aparelhos de musculação descritos. No caso dos aparelhos de tipo 1 e tipo 2, a força que os usuários exercem deve ser a mesma para que o exercício seja realizado de forma eficaz. A diferença entre os aparelhos está na configuração das polias, que influenciam a relação entre as massas M1 e M2.
Quando se utiliza uma polia fixa, a força aplicada é igual à força que atua na carga. Já na polia móvel, a força é dividida, permitindo que uma massa menor seja levantada com a mesma força. Assim, se considerarmos que a polia móvel reduz a força necessária para levantar uma carga, podemos estabelecer uma relação entre as massas. A relação entre M2 e M1 deve ser tal que a força necessária para levantar M2 seja igual à força aplicada para levantar M1. Portanto, se M2 é a massa do aparelho tipo 2 e M1 é a massa do aparelho tipo 1, a relação que precisamos encontrar é M2/M1.
Se a polia móvel divide a força pela metade, isso implica que M2 deve ser o dobro de M1. Assim, a razão M2/M1 será igual a 2, que é a alternativa correta.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) A razão 1/4 está incorreta porque sugere que M2 é quatro vezes menor que M1. Isso não faz sentido, já que a polia móvel não reduz a força a esse nível, mas sim permite levantar uma carga maior com menos força.
(B) A razão 1/5 também está errada. Essa relação implicaria que M2 é cinco vezes menor que M1, o que não corresponde à configuração das polias descritas. A polia móvel não altera a força de maneira tão drástica.
(C) A razão 1 é incorreta, pois isso significaria que as massas são iguais. No entanto, a questão afirma que a polia móvel permite levantar uma carga maior com a mesma força, o que indica que M2 deve ser maior que M1.
(D) Esta é a alternativa correta — ver acima.
(E) A razão 3 está errada porque sugere que M2 é três vezes maior que M1. Embora isso possa parecer uma possibilidade, a configuração da polia móvel indica que a relação correta é que M2 deve ser o dobro de M1, não três vezes.
Conceito-chave para revisar
A questão testa o conceito de força e polias em sistemas de máquinas simples. É importante entender como as polias fixas e móveis afetam a força necessária para levantar cargas. Para aprofundar, estude as leis da física relacionadas a máquinas simples e a relação entre força, massa e aceleração.
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