Ciências da NaturezaMecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia)Difícil

Questão de Mecânica (Cinemática, Leis de Newton, Trabalho e Energia) — ENEM

Em uma pesquisa de ergonomia voltada à saúde do trabalhador, técnicos estudam o esforço para mover caixotes em um depósito e o papel da força de atrito, que se opõe ao movimento sobre o piso. Um operário empurra um caixote de massa 5 quilogramas sobre um piso horizontal aplicando uma força constante e horizontal de 50 newtons. O atrito entre o caixote e o piso produz uma força contrária de 10 newtons, obtida a partir do coeficiente de atrito e da força com que o piso sustenta o caixote. A força resultante é a soma vetorial das forças horizontais, e a aceleração decorre da segunda lei de Newton, a = F_resultante ÷ m. Esses dados ajudam a projetar tarefas mais seguras. Considerando a força aplicada, o atrito e a massa informados, qual é a aceleração adquirida pelo caixote ao ser empurrado?
A2 m/s²
B8 m/s²
C10 m/s²
D12 m/s²
E40 m/s²

Gabarito comentado

Quando várias forças horizontais atuam sobre um corpo, é a força resultante, e não cada força isolada, que determina a aceleração pela segunda lei de Newton. O atrito, por se opor ao movimento, reduz essa resultante, mostrando por que mover cargas pesadas exige esforço extra.

Resolução passo a passo

A aceleração resulta da segunda lei de Newton aplicada à força resultante, a = F_resultante ÷ m. Como o atrito se opõe ao movimento, a força resultante é a diferença entre a força aplicada e o atrito: F_resultante = 50 − 10 = 40 newtons. Dividindo pela massa de 5 quilogramas, a = 40 ÷ 5 = 8 metros por segundo ao quadrado. O valor 2 m/s² usa só o atrito dividido pela massa; 10 m/s² ignora o atrito e divide os 50 N pela massa; 12 m/s² soma força e atrito em vez de subtrair; 40 m/s² informa a força resultante sem dividir pela massa. Apenas 8 m/s² subtrai o atrito e aplica corretamente a segunda lei, sendo a aceleração do caixote.

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