Considere um carretel ou ioiô, isto é, um cilindro com rebordo usado para enrolar um fio. O fio é puxado lentamente por uma força , fazendo com que o carretel passe a rolar sem deslizar em uma superfície horizontal. O fio é puxado nas duas situações ilustradas nas figuras ao lado. Em ambos os casos, o atrito não pode ser desprezado.
Julgue as afirmações abaixo:
(I) Nos casos A e B, o carretel gira no sentido anti-horário.
(II) Nos casos A e B, o centro de massa do carretel se move para a esquerda.
(III) No caso B, o centro de massa do carretel permanece parado, pois não há forças na direção horizontal.
Qual opção abaixo contém todas as afirmações que estão corretas?
(A)
(B)
(C)
(D) e
(E) e
Passo 1
No caso A, não há dúvidas.
A força puxa o carretel para o centro de massa do carretel para a esquerda e também gera torque no sentido anti-horário.
Assim, o carretel anda para esquerda e rola sem deslizar.
Pode haver uma força de atrito para compensar a relação entre aceleração do centro de massa com a aceleração angular em um rolamento sem deslizamento:
Isso depende do módulo da força e também da geomentria do carretel. Porém, por mais que a força de atrito esteja apontando no sentido contrário do sentido da força , ela não será capaz de impedir que a força empurre o carretel para a direita, afinal ela é apenas uma consequência da força .
Então, para o carretel no caso A, as afirmativas e estão corretas.
Passo 2
Já no caso B, a força aponta para cima, logo, em um primeiro instante podemos pensar que não há forças na horizontal para deslocar o carretel.
Porém, a força gera um torque sobre o carretel, tentando fazê-lo girar no sentido anti-horário.
Então, se a tendência de deslizamento do carretel está no sentido anti-horário, aparecerá uma força de atrito contra essa tendência de deslizamento:
Essa força não gerará um torque maior que o torque da força , entretanto, ela é a única força na horizontal e vai ser responsável pela translação do carretel nessa direção.
Então, a afirmativa está incorreta, pois a força de atrito estará na direção horizontal empurrando o carretel para a esquerda.
Além disso, confirmamos que as afirmativas e são verdadeiras, pois o carretel no caso B também translada para a esquerda e gira no sentido anti-horário.
Ficamos com a alternativa (D).
Resposta
Letra (D)