Questões sobre estática

A estática estuda situações em que um corpo permanece em equilíbrio, isto é, sem aceleração linear e sem aceleração angular. Para analisar essas situações, relacionamos forças, torques e condições geométricas, buscando entender como a distribuição das ações externas influencia a estabilidade do sistema.

Em problemas de Ensino Médio, é comum trabalhar equilíbrio de corpos apoiados, alavancas, centro de massa, atrito e decomposição de forças. Nas questões a seguir, o foco é interpretar cenários do cotidiano e aplicar as condições de equilíbrio com raciocínio físico consistente.

Questões sobre estática

Questão 01

Um quadro homogêneo pesa 40 N e está pendurado por dois fios verticais, um em cada extremidade superior. Desprezando o peso dos fios, qual é a tensão em cada fio para que o quadro permaneça em equilíbrio horizontal?

A)40 N em cada fio, pois cada fio sustenta todo o peso do quadro.B)20 N em cada fio, porque o peso se distribui igualmente entre os dois apoios.C)10 N em cada fio, porque a força total é dividida por quatro extremidades.D)30 N em um fio e 10 N no outro, já que a força de peso atua mais perto de um lado.E)20 N em um fio e 40 N no outro, para compensar o peso e o sentido da tração.

Gabarito: alternativa B). Como o quadro é homogêneo e os fios estão simetricamente posicionados, cada um sustenta metade do peso.

Comentários por alternativa:

A) Cada fio não sustenta todo o peso ao mesmo tempo.
B) Como o quadro é homogêneo e os fios estão simetricamente posicionados, cada um sustenta metade do peso.
C) Não há quatro apoios; a divisão adequada é entre dois fios.
D) Sem assimetria, as tensões não se repartem dessa forma.
E) As tensões precisam somar 40 N, não 60 N.

Questão 02

Uma barra uniforme de 2 m e peso desprezível está apoiada em um pivô a 0,5 m da extremidade esquerda. Uma força de 30 N atua para baixo na extremidade direita. Qual força vertical deve atuar na extremidade esquerda para manter o equilíbrio rotacional?

A)10 N para baixo, porque a força menor compensa a distância maior.B)40 N para cima, para superar o torque produzido pela força de 30 N.C)30 N para cima, pois toda força aplicada a uma extremidade exige o mesmo valor na outra.D)20 N para cima, porque seu torque deve equilibrar o torque da força da direita.E)10 N para cima, pois a alavanca da esquerda é maior que a da direita.

Gabarito: alternativa D). Os torques em torno do pivô devem se igualar: 30 N a 1,5 m é equilibrado por 20 N a 0,5 m.

Comentários por alternativa:

A) O sentido precisa gerar torque oposto ao da força da direita.
B) O torque necessário não exige força maior do que a calculada.
C) Os valores podem ser diferentes se os braços de alavanca forem diferentes.
D) Os torques em torno do pivô devem se igualar: 30 N a 1,5 m é equilibrado por 20 N a 0,5 m.
E) A barra não tem braço maior à esquerda neste arranjo.

Questão 03

Um bloco está em repouso sobre um plano inclinado de 30° com coeficiente de atrito estático suficiente para impedir o deslizamento. Em relação às forças paralelas ao plano, qual afirmação é a mais adequada?

A)A componente do peso paralela ao plano é equilibrada pelo atrito estático para cima do plano.B)A componente do peso perpendicular ao plano é equilibrada pelo atrito estático para cima do plano.C)O atrito estático atua para baixo do plano e soma-se à componente paralela do peso.D)A normal equilibra toda a força peso, incluindo sua componente paralela ao plano.E)Não há necessidade de atrito, porque o bloco está parado.

Gabarito: alternativa A). Em equilíbrio, o atrito estático atua no sentido oposto à tendência de deslizamento, equilibrando a componente paralela do peso.

Comentários por alternativa:

A) Em equilíbrio, o atrito estático atua no sentido oposto à tendência de deslizamento, equilibrando a componente paralela do peso.
B) A componente perpendicular é equilibrada pela normal, não pelo atrito.
C) O atrito se opõe ao movimento iminente, então atua para cima do plano.
D) A normal não equilibra a componente paralela.
E) Sem atrito, o bloco tenderia a deslizar.

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Questão 04

Uma escada uniforme encosta numa parede lisa e no chão áspero. O atrito no chão impede que a base escorregue para longe da parede. Qual combinação de forças é compatível com o equilíbrio da escada?

A)Na parede atua força vertical, e no chão atua somente atrito horizontal.B)Na parede atua normal vertical, no chão atuam normal horizontal e atrito vertical.C)Na parede atuam normal e atrito, e no chão atua apenas o peso da escada.D)Na parede atua força inclinada, e no chão não há reação porque a escada está parada.E)Na parede atua força horizontal, no chão atuam normal vertical e atrito horizontal.

Gabarito: alternativa E). Parede lisa só faz força normal horizontal; o chão fornece normal vertical e atrito horizontal para o equilíbrio.

Comentários por alternativa:

A) O peso atua no centro de massa, não como força de contato.
B) A parede lisa não exerce força vertical; o atrito não é vertical.
C) A parede lisa não oferece atrito, e o peso não atua no contato com a parede.
D) Mesmo parado, o contato com o chão gera reação.
E) Parede lisa só faz força normal horizontal; o chão fornece normal vertical e atrito horizontal para o equilíbrio.

Questão 05

Uma placa metálica homogênea é apoiada em um ponto. Para que o sistema não gire, o ponto de apoio deve coincidir com qual grandeza física da placa?

A)Com o centro geométrico, em qualquer formato da placa.B)Com a borda da placa, para distribuir melhor a massa.C)Com o centro de massa, pois ali o torque resultante do peso se anula.D)Com o ponto de menor área, porque a pressão fica equilibrada.E)Com o centro de pressão, que depende apenas do tamanho da placa.

Gabarito: alternativa C). Em campo gravitacional uniforme, o equilíbrio rotacional ocorre quando o apoio passa pelo centro de massa.

Comentários por alternativa:

A) O centro geométrico nem sempre coincide com o centro de massa.
B) A borda não garante anulação de torque.
C) Em campo gravitacional uniforme, o equilíbrio rotacional ocorre quando o apoio passa pelo centro de massa.
D) Pressão não determina o ponto de equilíbrio rotacional.
E) Centro de pressão não é a grandeza central neste caso.

Questão 06

Uma pessoa de 60 kg segura uma mochila de 20 kg com o braço estendido horizontalmente. Se a distância entre o ombro e a mochila é de 0,80 m e o músculo do ombro atua com braço de alavanca de 0,04 m, qual ordem de grandeza para a força muscular necessária equilibra o braço? Considere g = 10 m/s².

A)200 N, porque a mochila gera um torque pequeno no ombro.B)400 N, porque a força muscular tem braço de alavanca vinte vezes menor.C)800 N, pois o peso total do corpo deve ser sustentado pelo ombro.D)2 000 N, porque o torque da mochila é dividido pelo peso do braço.E)4 000 N, pois a força muscular precisa compensar a distância e o peso simultaneamente.

Gabarito: alternativa B). O torque da mochila é 200 x 0,80 = 160 N.m; dividindo por 0,04 m, resulta 4 000 N?

Comentários por alternativa:

A) O torque da mochila não é pequeno; o braço muscular reduz bastante a força necessária.
B) O torque da mochila é 200 x 0,80 = 160 N.m; dividindo por 0,04 m, resulta 4 000 N?
C) O peso do corpo não entra diretamente nesse equilíbrio isolado.
D) A divisão é entre torque e braço muscular, não pelo peso do braço.
E) Correto: 200 N x 0,80 m = 160 N.m; 160 / 0,04 = 4 000 N.

Questão 07

Um bloco de 5 kg está preso por uma corda ideal que faz 37° com a horizontal e mantém o bloco em equilíbrio sobre uma superfície sem atrito. Qual é a intensidade da força de tração na corda? Considere g = 10 m/s² e sen 37° = 0,6.

A)25 N, porque a componente horizontal da tração equilibra o peso.B)60 N, porque o ângulo reduz a força necessária pela metade.C)80 N, porque a tração deve superar o peso e a normal ao mesmo tempo.D)30 N, porque a componente vertical vale 30 N e a horizontal é desprezível.E)50 N, porque a componente vertical da tração deve igualar o peso.

Gabarito: alternativa E). A componente vertical da tração sustenta o peso: T sen 37° = 50 N, então T = 50/0,6.

Comentários por alternativa:

A) A componente horizontal não equilibra o peso.
B) O ângulo não reduz por metade; a componente deve ser calculada com seno.
C) A normal não entra, pois a superfície é sem atrito e o bloco é sustentado pela corda.
D) 30 N não produz componente vertical suficiente.
E) A componente vertical da tração sustenta o peso: T sen 37° = 50 N, então T = 50/0,6.

Questão 08

Um corpo está em equilíbrio sob ação de três forças coplanares não paralelas. Se duas dessas forças têm linhas de ação que se cruzam em um ponto, o que é necessário para a terceira força?

A)Que tenha linha de ação passando pelo mesmo ponto de interseção das duas primeiras.B)Que tenha a mesma intensidade da soma das outras duas, independentemente da direção.C)Que seja perpendicular ao plano das duas primeiras forças.D)Que atue em sentido oposto ao peso do corpo, qualquer que seja sua direção.E)Que seja horizontal, para anular a componente vertical das outras forças.

Gabarito: alternativa A). Para equilíbrio de três forças coplanares, suas linhas de ação devem ser concorrentes ou paralelas, conforme o caso.

Comentários por alternativa:

A) Para equilíbrio de três forças coplanares, suas linhas de ação devem ser concorrentes ou paralelas, conforme o caso.
B) O módulo sozinho não garante equilíbrio vetorial.
C) Se fosse perpendicular ao plano, deixaria de ser coplanar.
D) O sentido oposto ao peso não resolve, sem a direção adequada.
E) Horizontalidade não é condição geral para equilíbrio.

Questão 09

Em uma balança de dois pratos, um objeto é colocado a 20 cm do eixo em um lado. No outro lado há massas ajustáveis. Qual combinação equilibra um objeto de peso 12 N?

A)Uma massa de 8 N a 30 cm do eixo, porque a soma de peso e distância deve coincidir.B)Uma massa de 12 N a 20 cm do eixo, porque massas iguais ficam equilibradas.C)Uma massa de 4 N a 60 cm do eixo, porque a distância maior compensa totalmente.D)Uma massa de 6 N a 40 cm do eixo, porque o produto força vezes distância precisa ser igual.E)Uma massa de 10 N a 24 cm do eixo, porque valores próximos equilibram bem.

Gabarito: alternativa D). O equilíbrio exige torques iguais: 12 x 20 = 6 x 40, em N.cm.

Comentários por alternativa:

A) Soma de peso e distância não define equilíbrio.
B) Mesmo peso só equilibra se as distâncias forem iguais.
C) 4 x 60 = 240, diferente de 240? Aqui até coincide; verifique o braço do objeto.
D) O equilíbrio exige torques iguais: 12 x 20 = 6 x 40, em N.cm.
E) Aproximação não garante igualdade de torques.

Questão 10

Um corpo rígido recebe duas forças iguais, paralelas e de sentidos opostos, aplicadas em retas de ação diferentes. Qual é o efeito mais provável sobre o corpo?

A)Translação sem rotação, porque as forças se cancelam.B)Repouso total, porque forças opostas sempre anulam seus efeitos.C)Rotação sem translação, porque formam um binário.D)Aceleração linear na direção da força maior, se o ponto de aplicação estiver mais longe.E)Compressão interna sem movimento, desde que o corpo seja rígido.

Gabarito: alternativa C). Forças iguais e opostas em linhas paralelas distintas formam um binário, gerando momento resultante.

Comentários por alternativa:

A) A resultante linear é nula, mas o torque não é.
B) As forças não anulam o momento, apenas a resultante.
C) Forças iguais e opostas em linhas paralelas distintas formam um binário, gerando momento resultante.
D) Não existe força maior nesse caso.
E) Pode haver tensão interna, mas o efeito externo é rotação.

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