Questão 128 do ENEM 2018 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar a interação entre as rodas do carrinho e o solo no momento em que ele se movimenta para frente.

Primeiramente, o enunciado destaca uma informação crucial: o carrinho se movimenta sem deslizar. Quando uma roda gira sobre uma superfície sem que haja escorregamento (ou patinação), o ponto da roda que está em contato com o chão encontra-se momentaneamente em repouso em relação a ele. Como não há movimento relativo entre as superfícies em contato, a força de atrito que atua nesse ponto é o atrito estático.

Agora, vamos entender como ocorre a conversão de energia e o movimento do carrinho. A mola interna, ao se desenrolar, transforma a energia potencial elástica acumulada em energia cinética de rotação das rodas. Ao girar, a roda tenta empurrar o chão para trás. Pela Terceira Lei de Newton (Ação e Reação), o chão reage empurrando a roda para frente.

Para que o carrinho (como um todo) ganhe energia cinética de translação (ou seja, ganhe velocidade para frente), é necessário que uma força externa atue sobre ele. Essa força é justamente a força de atrito estático que atua na roda, e ela existe devido à superfície rugosa do chão.

Portanto, a força responsável por impulsionar o carrinho e permitir essa conversão de energia é a força de atrito estático, que atua na roda e é exercida pela superfície rugosa.