UDESC Prova Tarde 2015/2

Ao se fechar uma porta, aplica-se uma força na maçaneta para ela rotacionar em torno de um eixo fixo onde estão as dobradiças.
Com relação ao movimento dessa porta, analise as proposições.

I. Quanto maior a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, menos efetivo é o torque da força.
II. A unidade do torque da força no Sl é o N·m, podendo também ser medida em Joule (J).
III. O torque da força depende da distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças.
IV. Qualquer que seja a direção da força, o seu torque será não nulo, consequentemente a porta rotacionará sempre.

Assinale a alternativa correta.
a
Somente a afirmativa II é verdadeira.
b
Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.
c
Somente a afirmativa IV é verdadeira.
d
Somente a afirmativa III é verdadeira.
e
Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
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Resposta
D
Tempo médio
1 min

Resolução

Solução detalhada

O momento ou torque de uma força em relação a um eixo é dado por

\[ \tau = F\,d_{\perp} \]

onde:

  • \(F\) é o módulo da força aplicada;
  • \(d_{\perp}\) é a distância perpendicular (ou braço de alavanca) entre a linha de ação da força e o eixo de rotação.

Vamos analisar cada proposição:

  1. I. “Quanto maior a distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças, menos efetivo é o torque da força.”
    A relação mostra que \(\tau\) cresce com \(d_{\perp}\). Logo, quanto maior o braço, maior (e não menor) o torque. Falsa.
  2. II. “A unidade do torque da força no SI é o N·m, podendo também ser medida em Joule (J).”
    Embora N·m e Joule sejam dimensionalmente iguais, o Joule é reservado a energia e trabalho. Usa-se apenas N·m (ou N·m rad–1) para torque. Falsa.
  3. III. “O torque da força depende da distância perpendicular entre a maçaneta e as dobradiças.”
    Isso vem diretamente da fórmula acima. Verdadeira.
  4. IV. “Qualquer que seja a direção da força, o seu torque será não nulo, consequentemente a porta rotacionará sempre.”
    Se a força for aplicada na direção que passa pelo eixo (\(d_{\perp}=0\)), o torque é nulo e a porta não gira. Falsa.

Logo, somente a proposição III é verdadeira.

Alternativa correta: D

Dicas

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Lembre que o torque é o produto da força pelo braço perpendicular.
Verifique o que acontece se a força for aplicada exatamente sobre o eixo de rotação.
N·m e Joule possuem dimensões iguais, mas representam grandezas diferentes.

Erros Comuns

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Achar que torque pode ser expresso em Joule por ter as mesmas unidades.
Imaginar que aumentar o braço de alavanca diminui o torque.
Desconsiderar o caso em que a força atua ao longo da linha das dobradiças, gerando torque nulo.
Revisão

Revisão de conceitos

  • Torque (ou momento de força): grandeza vetorial que causa rotação; \(\tau = F\,d_{\perp}\).
  • Braço de alavanca: distância perpendicular do eixo à linha de ação da força.
  • Unidade: newton-metro (N·m). Apesar de ter mesma dimensão que o Joule, não se usa J para torque.
  • Condição para \(\tau=0\): quando a linha de ação da força passa pelo eixo ou quando \(F=0\).
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