Questão 107 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

Para acertar essa questão, o ponto-chave é lembrar que a força de atrito sempre se opõe ao deslizamento real (atrito cinético) ou à tendência de deslizamento (atrito estático) entre as superfícies em contato. Precisamos analisar três corpos separadamente: a pedra (posição B) e os dois operários (posições A e C).

A pedra (posição B)

O enunciado diz que a pedra desliza para cima sobre a rampa. Como há deslizamento real entre a pedra e a superfície, atua sobre ela o atrito cinético, que aponta no sentido contrário ao movimento. Se a pedra sobe, o atrito $\vec{f}_B$ exercido pela superfície aponta para baixo ao longo do plano.

O operário em A (empurra a pedra)

O operário na posição A empurra a pedra rampa acima. Pela Terceira Lei de Newton, ao empurrar a pedra para cima ele é empurrado por ela para baixo; some-se a isso a componente do próprio peso paralela à rampa, também para baixo. A tendência natural desse operário seria escorregar rampa abaixo.

Para não deslizar e conseguir fazer força na pedra, seus pés empurram o chão para baixo. Como reação, a superfície exerce sobre os pés dele uma força de atrito estático $\vec{f}_A$ apontando para cima ao longo do plano.

O operário em C (puxa pela corda)

O raciocínio é análogo. O operário em C puxa a pedra para cima por uma corda; pela ação e reação, a corda o puxa para baixo, e a componente do peso também. Sua tendência é escorregar para baixo.

Para se manter fixo e puxar a corda, seus pés empurram o chão para baixo, e a reação da superfície é a força de atrito estático $\vec{f}_C$ apontando para cima.

Conclusão

Resumindo os sentidos das forças de atrito exercidas pela superfície:

• $\vec{f}_A$ (operário que empurra): para cima
• $\vec{f}_B$ (pedra): para baixo
• $\vec{f}_C$ (operário que puxa): para cima

O diagrama que representa esses três vetores — $\vec{f}_A$ para cima, $\vec{f}_B$ para baixo e $\vec{f}_C$ para cima — é o da alternativa C.