Questão 109 do ENEM 2023

Como resolver a questão 109 passo a passo?

O conceito que resolve

Em um sistema de polia fixa a força necessária para levantar uma massa é igual ao peso da massa (F = M g). Em um sistema com polia móvel, a força é dividida entre duas extensões da corda, de modo que F = (M g)/2. Igualando as duas expressões e cancelando g, obtemos M2 = 2 M1, logo M2/M1 = 2.

Como chegar na resposta

1. 1. Identifique que a polia fixa apenas muda a direção da força, mantendo a magnitude; portanto, no aparelho tipo 1 a força necessária é F = M1 g.
2. 2. Reconheça que a polia móvel divide a força aplicada entre duas partes da corda; a força necessária é F = (M2 g)/2.
3. 3. Iguale as duas expressões para que a mesma força F seja suficiente: M1 g = (M2 g)/2.
4. 4. Simplifique cancelando g: M1 = M2/2, logo M2 = 2 M1.
5. 5. Calcule a razão solicitada: M2/M1 = 2.

Por que cada alternativa

• AA) 1/4 – erro: assume que a polia móvel dobra a força, quando na verdade a força é dividida pela metade.
• BB) 1/2 – erro: interpreta que a massa no aparelho tipo 2 deve ser metade da massa do tipo 1, contrariando a relação de divisão de força.
• CC) 1 – erro: supõe que ambos os aparelhos exigem a mesma massa para a mesma força, ignorando o efeito da polia móvel.
• DD) 2 – correta: reflete que a polia móvel reduz a força necessária à metade, exigindo que a massa seja o dobro para manter F constante.
• EE) 4 – erro: confunde a divisão de força com a multiplicação, levando a uma razão quatro vezes maior do que a real.

Onde essa questão derruba a maioria

Muitos pensam que a polia móvel aumenta a força necessária, mas na verdade ela reduz a força exigida pela metade.

O que estudar se você errou

Releia a descrição da polia móvel: a força é dividida entre as duas extensões da corda, não multiplicada.