Questão 102
Uma academia decide trocar gradualmente seus aparelhos de musculação. Agora, os frequentadores que utilizam os aparelhos do tipo 1 podem também utilizar os aparelhos do tipo 2, representados na figura, para elevar cargas correspondentes às massas M₁ e M₂, com velocidade constante. A fim de que o exercício seja realizado com a mesma força \vec{F}, os usuários devem ser orientados a respeito da relação entre as cargas nos dois tipos de aparelhos, já que as polias fixas apenas mudam a direção das forças, enquanto a polia móvel divide as forças.
Em ambos os aparelhos, considere as cordas inextensíveis, as massas das polias e das cordas desprezíveis e que não há dissipação de energia.

Para essa academia, qual deve ser a razão \dfrac{M_2}{M_1} informada aos usuários?
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Ver gabarito e resolução
Em resumo: No tipo 2, a polia móvel divide o peso por dois: com a mesma força, é possível erguer o dobro da massa.
Gabarito oficial: alternativa D.
Resolução
A questão pede a razão M_2/M_1 para que o usuário faça a mesma força nos dois aparelhos.
As cargas sobem com velocidade constante, então as forças se equilibram.
- Tipo 1: só polias fixas, que apenas mudam a direção da força. A força é igual ao peso: F = M_1 g.
- Tipo 2: a massa fica presa a uma polia móvel, sustentada por dois trechos de corda. Cada trecho segura metade do peso: F = \dfrac{M_2 g}{2}.
- Igualando as forças: M_1 g = \dfrac{M_2 g}{2}, logo \dfrac{M_2}{M_1} = 2.
Alternativas
- A) Errada. Seria o caso de duas polias móveis, com a massa maior no tipo 1.
- B) Errada. Inverte a razão.
- C) Errada. Ignora o efeito da polia móvel.
- D) Correta. A polia móvel permite erguer o dobro da massa com a mesma força.
- E) Errada. Valeria para duas polias móveis.
Logo, a resposta é a alternativa D.
Fonte: INEP/MEC.
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