Um ioiô é pendurado ao teto por um fio que não possui massa nem atrito. Ele é liberado verticalmente a partir do repouso como mostra a figura. O seu centro de massa cai de uma altura em relação a sua altura inicial e, durante a queda, o seu centro de massa move-se verticalmente. A afirmativa correta sobre a dinâmica do ioiô durante a queda é:

a) tração do fio varia linearmente com o tempo durante a sua queda.

b) em relação ao centro de massa do ioiô o torque resultante é nulo.

c) em relação ao centro de massa do ioiô o torque da tração é nulo.

d) o torque resultante devido às forças peso e tração sobre o ioiô é constante.

e) a força peso não realiza trabalho sobre o ioiô.

Vamos analisar as alternativas uma a uma.

Alternativa (a) – Falsa. A alternativa está querendo nos dizer que a tração no fio começa com um valor e depois termina com outro. Isso não faz o menor sentido. A tração é sempre constante, ao menos que aumente o peso do objeto ou mude o material da corda.

Alternativa (b) – Falsa. Se o torque fosse nulo, o objeto não iria nem girar como indica a figura. A tração do fio está realizando torque no ioiô.

Alternativa (c) – Falsa. Acabamos de falar acima que a tração é quem realiza torque no ioiô. Isso acontece porque essa força não está sendo aplicada no centro de rotação do ioiô. Logo, ela realiza torque.

Alternativa (d) – Correta. Lembrando que a fórmula do torque é , como a única força que realiza torque é a tração e tanto ela quanto o raio do ioiô são constantes. O torque será constante.

Alternativa (e) – Falsa. O trabalho da força peso é dado por , como o ioiô sofre diferença de altura no processo, então a força peso realiza trabalho.