Máquinas simples permitem transformar forças e movimentos, reduzindo o esforço necessário ou mudando sua direção, sem criar energia. Alavancas, roldanas, plano inclinado, parafuso, cunha e roda com eixo aparecem em situações cotidianas e industriais, mas sua análise correta exige distinguir força, trabalho, torque, deslocamento e rendimento. Em problemas de maior dificuldade, é essencial perceber que a vantagem mecânica ideal nem sempre coincide com a real, pois atrito, deformações e perdas energéticas alteram o resultado.
No Ensino Médio, estudar máquinas simples também envolve interpretar contextos concretos, comparar estratégias e identificar a grandeza física mais relevante em cada caso. Em alguns problemas, o foco está no equilíbrio de torques; em outros, no trabalho realizado, na conservação de energia ou no efeito do comprimento dos braços de alavanca e do número de segmentos de corda em roldanas. As questões a seguir exploram essas relações em situações contextualizadas, com atenção a raciocínio físico e leitura cuidadosa dos dados.
Questões sobre máquinas simples 2
Questão 01
Gabarito: alternativa B). Correto. No equilíbrio de torques: F·1,0 = 600·0,20, logo F = 120 N.
Questão 02
Gabarito: alternativa D). Correto. Em plano inclinado ideal, F = P·h/L = 900·1/3 = 300 N.
Comentários por alternativa:
- A) Seria necessário ao erguer verticalmente, sem usar a rampa.
- B) Ainda está acima do valor ideal previsto pela vantagem mecânica do plano.
- C) Corresponde a metade do peso, não à razão h/L deste problema.
- D) Correto. Em plano inclinado ideal, F = P·h/L = 900·1/3 = 300 N.
- E) Subestima a força; isso exigiria uma rampa ainda mais longa.
Questão 03
Gabarito: alternativa A). Correto. Em sistema ideal, a força é o peso dividido pelo número de segmentos: 800/4 = 200 N.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. Em sistema ideal, a força é o peso dividido pelo número de segmentos: 800/4 = 200 N.
- B) Corresponde a apenas dois segmentos sustentando a carga.
- C) Não resulta da divisão correta do peso pelos quatro segmentos.
- D) Valor próximo, mas ainda maior que o previsto para quatro segmentos.
- E) Seria o caso de erguer a carga sem vantagem mecânica.
Questão 04
Gabarito: alternativa E). Correto. Igualando torques: 160·0,25 = F·0,40, então F = 100 N.
Comentários por alternativa:
- A) Subestima a força; o aumento do braço não foi tão grande.
- B) Seria correto com um braço um pouco maior que 40 cm.
- C) Aumenta a força em vez de reduzi-la, contrariando o efeito da alavanca.
- D) Ignora o aumento do comprimento da chave.
- E) Correto. Igualando torques: 160·0,25 = F·0,40, então F = 100 N.
Questão 05
Gabarito: alternativa C). Correto. Trabalho útil = 150·3 = 450 J; rendimento = 450/540 ≈ 0,83 = 83%.
Comentários por alternativa:
- A) Muito baixo; o trabalho útil é 450 J, bem próximo de 540 J.
- B) Resulta de divisão inadequada entre as grandezas do problema.
- C) Correto. Trabalho útil = 150·3 = 450 J; rendimento = 450/540 ≈ 0,83 = 83%.
- D) Ainda abaixo do valor obtido pela razão 450/540.
- E) Superestima o sistema; haveria perdas menores do que as informadas.
Questão 06
Gabarito: alternativa B). Correto. A cunha equivale a dois planos inclinados que transformam força longitudinal em forças laterais.
Comentários por alternativa:
- A) Não há ponto de apoio e braços de alavanca característicos nesse uso.
- B) Correto. A cunha equivale a dois planos inclinados que transformam força longitudinal em forças laterais.
- C) Roldanas atuam com cordas e mudança de direção da tração.
- D) Parafuso envolve rosca helicoidal, ausente na cunha.
- E) Roda e eixo relacionam rotações, não penetração lateral em fendas.
Questão 07
Gabarito: alternativa E). Correto. Equilíbrio de torques: F·0,30 = 240·0,10, então F = 80 N.
Comentários por alternativa:
- A) Subestima muito o torque exigido pelo peso no eixo.
- B) Ainda insuficiente para equilibrar 240 N no raio de 10 cm.
- C) Ficaria correto com raio de manivela maior que 30 cm.
- D) Maior que o necessário; produziria torque excedente.
- E) Correto. Equilíbrio de torques: F·0,30 = 240·0,10, então F = 80 N.
Questão 08
Gabarito: alternativa A). Correto. Sem perdas, o trabalho externo é igual ao ganho de energia potencial gravitacional em ambos os casos.
Comentários por alternativa:
- A) Correto. Sem perdas, o trabalho externo é igual ao ganho de energia potencial gravitacional em ambos os casos.
- B) A distância é menor, mas a força é maior; o trabalho útil permanece igual.
- C) A força diminui, mas o deslocamento aumenta na mesma proporção ideal.
- D) O deslocamento maior é compensado pela força menor no plano inclinado ideal.
- E) Tempo não determina, sozinho, o trabalho mecânico realizado.
Questão 09
Gabarito: alternativa D). Correto. No equilíbrio: 200·0,50 = F·1,50, então F = 100/1,50 = 66,7 N.
Comentários por alternativa:
- A) Seria necessário se o braço maior fosse, na verdade, o menor.
- B) Ainda muito acima do valor reduzido pelo braço mais longo.
- C) Ignora que o braço maior exige menor força para equilibrar.
- D) Correto. No equilíbrio: 200·0,50 = F·1,50, então F = 100/1,50 = 66,7 N.
- E) Próximo, mas ainda maior que o valor obtido pelos torques.
Questão 10
Gabarito: alternativa C). Correto. Vantagem mecânica real = carga/força aplicada = 1200/350 ≈ 3,4.
Comentários por alternativa:
- A) Muito baixa para a razão entre carga e força informadas.
- B) Ainda abaixo da razão 1200/350.
- C) Correto. Vantagem mecânica real = carga/força aplicada = 1200/350 ≈ 3,4.
- D) Aproxima, mas não corresponde ao valor calculado.
- E) Esse valor se relaciona mais ao deslocamento ideal do que à razão real de forças.
Comentários por alternativa: