Questão do ENEM 2023

Ciências da Natureza · habilidade 7Caderno Rosa · Questão 120

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 $\mathbf{M_1}$ e $\mathbf{M_2}$ , com velocidade constante. A fim de que o exercício seja realizado com a mesma força $\vec{F}$ , 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 $\dfrac{\mathbf{M_2}}{\mathbf{M_1}}$ informada aos usuários?

Alternativa A: $\dfrac{1}{4}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Esse valor aparece se a divisão da força for contada duas vezes, ou se a razão for obtida com contas trocadas. A polia móvel divide a força por 2, uma única vez, e não por 4.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa B: $\dfrac{1}{2}$
Justificativa
Esta alternativa está errada. Este valor é o inverso do correto: seria o resultado de dividir a carga do aparelho 1 por duas vezes a do aparelho 2. Com a polia móvel, a mesma força F levanta uma carga maior, e não menor, no aparelho 2.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa C: 1
Justificativa
Esta alternativa está errada. Seria o resultado se os dois aparelhos se comportassem do mesmo modo. No aparelho 2 há uma polia móvel presa à carga, que torna a força necessária menor, então as cargas não são iguais para a mesma força.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa D: 2 gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. No aparelho 1, as polias fixas só mudam a direção, então com velocidade constante $F = M_1 g$ . No aparelho 2, a polia móvel é sustentada por dois trechos de corda com a mesma tensão $F$ , logo $2F = M_2 g$ . Igualando a mesma força, $M_1 g = \dfrac{M_2 g}{2}$ , e então $\dfrac{M_2}{M_1} = 2$ .
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa E: 4
Justificativa
Esta alternativa está errada. Esse valor resultaria de contar as polias e multiplicar os efeitos, mas as polias fixas não alteram o módulo da força. Só a polia móvel entra no cálculo e dobra a carga, sem quadruplicá-la.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

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Fonte e auditoria

Código INEP: 83552
Código da prova: 1225
Arquivo do PDF: ENEM_2023_P1_CAD_08_DIA_2_ROSA.pdf