Questões do ENEM 2022 Ciências da Natureza
Questão 112 do ENEM 2022
Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:
• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação
à vertical é igual a 90°;
• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma
massa de 24 kg.
Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s2 se despreza forças dissipativas.
Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?
Ver gabarito e resolução
Para determinar a tensão de ruptura, primeiro calculamos a tensão máxima em cada corda no ponto mais baixo do balanço. No ponto mais baixo, a força resultante é a força centrípeta (Fc = T_total - P = m * v2 / R). Pela conservação de energia, a energia potencial no ponto de 90° (m * g * R) é convertida em energia cinética no ponto mais baixo (m * v2 / 2), resultando em v2 = 2 * g * R. Substituindo na equação da força centrípeta, temos T_total - m * g = m * (2 * g * R) / R, o que simplifica para T_total = 3 * m * g. Com m = 24 kg e g = 10 m/s², a tensão total é 3 * 24 * 10 = 720 N. Como o balanço utiliza duas cordas, a tensão máxima em cada corda é 720 N / 2 = 360 N. Aplicando a margem de segurança de 25% (360 * 1,25), obtemos 450 N. A alternativa A está incorreta pois ignora a força centrípeta. A alternativa B está incorreta por erro de cálculo. A alternativa C está incorreta pois representa a tensão máxima sem a margem de segurança. A alternativa E está incorreta por superestimar o valor da tensão. Portanto, a alternativa correta é a D.
Resolução escrita com IA a partir do gabarito oficial do Inep, a mesma que os alunos do Griô recebem ao responder esta questão.
O que esta questão cobra
CN H20 Movimento e Astronomia
Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.
Antes desta, vale dominar: Método Científico Aplicado
CN H21 Termodinâmica e Eletromagnetismo
Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.
Antes desta, vale dominar: Movimento e Astronomia
Pratique as vizinhas
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O Griô mede o que você já domina, habilidade por habilidade, e mostra onde você trava e qual é o próximo passo para destravar o resto.
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