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Questão de Física do ENEM 2023: Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em…
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Uma equipe de segurança do transporte de uma empresa avalia o comportamento das tensões que aparecem em duas cordas, 1 e 2, usadas para prender uma carga de massa M=200kg na carroceria, conforme a ilustração. Quando o caminhão parte do repouso, sua aceleração é constante e igual a 3m/s2 e, quando ele é freado bruscamente, sua frenagem é constante e igual a 5m/s2. Em ambas as situações, a carga encontra-se na iminência de movimento, e o sentido do movimento do caminhão está indicado na figura. O coeficiente de atrito estático entre a caixa e o assoalho da carroceria é igual a 0,2. Considere a aceleração da gravidade igual a 10m/s2, as tensões iniciais nas cordas iguais a zero e as duas cordas ideais.
Descrição da imagem (gerado por IA)
Ilustração de um caminhão visto de lado, com carroceria clara e cabine marrom à direita, sobre três rodas. Dentro da carroceria há um bloco cinza quadrado identificado pela letra M. À esquerda do bloco, uma linha horizontal tracejada está marcada com o número 1; à direita, outra linha tracejada está marcada com o número 2, indicando as distâncias do bloco às extremidades traseira e dianteira. À direita da cabine, uma seta aponta para a direita acompanhada do símbolo v, indicando a velocidade do caminhão.
Textos contidos na imagem (gerado por IA)
M 1 2 v
Nas situações de aceleração e frenagem do caminhão, as tensões nas cordas 1 e 2, em newton, serão
aceleração: T1=0 e T2=200; frenagem: T1=600 e T2=0.
aceleração: T1=0 e T2=200; frenagem: T1=1400 e T2=0.
aceleração: T1=0 e T2=600; frenagem: T1=600 e T2=0.
aceleração: T1=560 e T2=0; frenagem: T1=0 e T2=960.
aceleração: T1=640 e T2=0; frenagem: T1=0 e T2=1040.
A força normal na carga é N=Mg=200⋅10=2000N. Assim, o atrito estático máximo vale fat=μN=0,2⋅2000=400N. Na aceleração, a carga tende a escorregar para a esquerda em relação ao caminhão; por isso a corda 2, à direita, fica tracionada e a corda 1 fica frouxa. Como a carga está na iminência de movimento, o atrito vale 400 N e aponta para a direita, junto com T2. Pela 2ª lei de Newton, T2+400=Ma=200⋅3=600, logo T2=200N e T1=0. Na frenagem, a carga tende a continuar para a direita em relação ao caminhão; então a corda 1 fica tracionada e a corda 2 fica frouxa. O atrito máximo (400 N) e T1 apontam para a esquerda. Em módulo, T1+400=M⋅5=1000, portanto T1=600N e T2=0.
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