Física I ⇒ (Enem PPL 2021) Força peso Tópico resolvido

[CherryBoy]

A balança de braços iguais (balança A) faz a medição por meio da comparação com massas de referência colocadas em um dos pratos. A balança de plataforma (balança B) determina a massa indiretamente pela força de compressão aplicada pelo corpo sobre a plataforma.

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As balanças A e B são usadas para determinar a massa de um mesmo corpo. O procedimento de medição de calibração foi conduzido em um local da superfície terrestre e forneceu o valor de 5,0 kg para ambas as balanças. O mesmo procedimento de medição é conduzido para esse corpo em duas situações.
Situação 1: superfície lunar, onde o módulo da aceleração da gravidade é 1,6 m/s². A balança A forneceu o valor m1, e a balança B forneceu o valor m2.

Situação 2: interior de um elevador subindo com aceleração constante de módulo 2 m/s², próximo à superfície da Terra. A balança A forneceu o valor m3, e a balança B forneceu o valor m4.

Disponível em: http://fisica.tubalivre.com. Acesso em: 23 nov. 2013 (adaptado).

Em relação ao resultado do procedimento de calibração, os resultados esperados para a situação 1 e 2 são, respectivamente,
a) m1 = 5,0 kg e m2 < 5,0 kg; m3 = 5,0 kg e m4 > 5,0 kg.
b) m1 = 5,0 kg e m2 = 5,0 kg; m3 = 5,0 kg e m4 = 5,0 kg.
c) m1 < 5,0 kg e m2 < 5,0 kg; m3 = 5,0 kg e m4 = 5,0 kg.
d) m1 = 5,0 kg e m2 = 5,0 kg; m3 < 5,0 kg e m4 < 5,0 kg.
e) m1 < 5,0 kg e m2 = 5,0 kg; m3 > 5,0 kg e m4 = 5,0 kg.

Resposta

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R=A

[lmtosta]

CherryBoy,


Como dito no enunciado do exercício, a balança A, de pratos, atua equilibrando os pesos em ambos os lados do aparato!!!!!!!!

Como a aceleração da gravidade na Lua é menor do que na Terra, a força peso sobre o sistema também será menor!!!!!!!!!

Entretanto, para a balança A, a força peso na Lua será igualmente menor para ambos os pratos da balança, já que estão submetidos a uma mesma força gravitacional!!!!!!!!

Sendo assim, para a balança de pratos, mesmo em gravidade menor, o equilíbrio dos pratos se manterá, fornecendo a mesma leitura de massa se comparada à Terra, ou mesmo em um campo gravitacional maior que da Terra!!!!!!!!

O ponto aqui é: se maior ou menor força de gravidade, fato é que esta atua de modo uniforme sobre o conjunto balança + objetos, fazendo com que o equilíbrio dos pratos se mantenha igual na Terra e a leitura permaneça nos 5,0 kg!!!!!!!!!

Portanto, temos que:
[tex3]m_{1} = 5,0 kg[/tex3].

Já a balança B funciona por um mecanismo diferente, sensível diretamente à compressão de sua base, sem ser através de equilíbrio de pratos, como na balança A!!!!!!!!

Se na balança A, o que importava era a manutenção do equilíbrio dos pratos para a obtenção de leitura de massa, não sofrendo interferência da força gravitacional já que a mesma atua uniformemente sobre os 2 pratos do aparato, no caso da balança B a leitura depende diretamente da simples compressão ou distensão da base do prato único!!!!!!!!

Como na Lua a força gravitacional é menor do que na Terra (sendo menor também a aceleração da gravidade), a força peso também é menor, e assim, a compressão do objeto sobre o prato único da balança B também é menor, fazendo com que a leitura de massa também seja menor!!!!!!!!

Portanto, temos que:
[tex3]m_{2} < 5,0 kg[/tex3].

Passando para o elevador, o movimento vertical do mesmo depende basicamente da relação entre duas forças que atuam sobre o objeto dentro do elevador: a força peso (gravitacional) e a força normal (força de contato, que impede que um corpo afunde e penetre em outro, repelindo-o), ambas atuando em sentidos opostos!!!!!!!!

Como já dito anteriormente, para o mecanismo de 2 pratos da balança A, independente da força e da intensidade da mesma, para cima ou para baixo, qualquer que seja a força, normal ou peso, atua sobre todo o conjunto de modo uniforme, igualmente sobre os dois pratos, sem gerar qualquer desnível entre eles!!!!!!!!

Portanto, mesmo com elevador subindo em movimento acelerado, a força normal prevalecente age uniformemente sobre os 2 pratos da balança e não provoca nenhuma diferença de leitura do mecanismo!!!!!!!!

Portanto, temos que:
[tex3]m_{3} = 5,0 kg[/tex3].

Por fim, para o mecanismo da balança B, note que na subida do elevador a força normal prevalece sobre a força peso, fazendo o elevador subir ao invés de estagnar ou descer!!!!!!!!

A força normal sendo maior e de contato entre o elevador, a balança e o objeto, comprime a base da balança contra o seu prato único, que comprime a base do objeto que se quer medir, fazendo com que, com compressão maior da base, a leitura obtida também seja maior do que numa situação de equilíbrio de forças, já que o "sensor" ou dispositivo mecânico da balança B sente uma compressão contra a gravidade, para cima, do excedente da força normal sobre o peso, induzindo também a uma leitura maior de massa devido a esta compressão!!!!!!!!!

Portanto, temos que:
[tex3]m_{4} > 5,0 kg[/tex3].

Logo, letra A!!!!!!!!!