Questão 55 do ENEM 2012 — Ciências da Natureza

Para entender as forças que as dobradiças exercem sobre a porta, o ponto de partida é lembrar que a porta está em equilíbrio estático: ela não se move (equilíbrio de translação) e não gira (equilíbrio de rotação).

Equilíbrio de translação (forças verticais)

A porta tem uma força Peso ($\vec{P}$) que a puxa para baixo. Para que ela não caia, as dobradiças precisam exercer forças com componente vertical para cima, anulando o peso. A soma das forças verticais deve ser zero:

$\sum F_y = 0$

Ou seja, as componentes verticais das forças nas duas dobradiças apontam para cima. Só com isso já dá para descartar diagramas que mostram apenas forças horizontais.

Equilíbrio de rotação (torque)

Aqui está o ponto decisivo. O peso não age nas dobradiças, e sim no centro de massa da porta (no meio dela). Como esse ponto fica a uma distância horizontal do eixo das dobradiças, o peso gera um torque, uma tendência de giro.

Imagine a porta presa só pela dobradiça inferior: o peso a faria tombar. A parte de cima da porta tenderia a se afastar do batente, e a parte de baixo tenderia a ser empurrada contra ele.

Para impedir esse giro e garantir $\sum \vec{\tau} = 0$, as dobradiças precisam fazer forças horizontais que se opõem a essa tendência, formando um binário:

• A dobradiça superior segura a porta puxando-a de volta contra o batente: componente horizontal para a esquerda.
• A dobradiça inferior funciona como apoio contra a parede, empurrando a porta: componente horizontal para a direita.

Somando as componentes vetoriais

Agora basta compor, em cada dobradiça, a componente vertical com a horizontal:

• Dobradiça superior: para cima + para a esquerda = vetor inclinado para cima e para a esquerda.
• Dobradiça inferior: para cima + para a direita = vetor inclinado para cima e para a direita.

O diagrama que representa exatamente essa configuração é o da Alternativa D.

A alternativa C é a armadilha clássica: mostra forças que equilibram o peso, mas sem forças horizontais a porta tombaria e arrancaria as dobradiças da parede, pois faltaria o equilíbrio de rotação.