Questão 103 — ENEM 2025Caderno amarelo · 2º Dia

📋 Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Mecânica (força de atrito cinético; força normal em plano inclinado)
• ⚡ Nível: Médio — exige entender que o atrito cinético depende da normal e não da velocidade ou força aplicada
• 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Forças de atrito; equilíbrio dinâmico e movimento em planos inclinados
• 🏆 Gabarito: C — revelado após resolução completa

🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Como varia a força de atrito ao longo do tempo enquanto a caixa é arrastada sobre o plano inclinado, com força sendo reduzida progressivamente?"
• Palavras-chave decisivas: plano inclinado, rugosidade permanece a mesma, força de atrito entre a caixa e o plano
• Armadilha típica: Pensar que a força de atrito diminui quando a força aplicada diminui — o atrito cinético não depende da força aplicada, apenas de μ e N
• O que a resposta precisa demonstrar: Força de atrito constante durante todo o percurso no plano inclinado

📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Força de atrito cinético: F_at = μ_c × N — depende apenas do coeficiente de atrito cinético (μ_c) e da força normal (N); não depende da velocidade nem da força aplicada
• Normal no plano inclinado: N = m·g·cos(θ) — depende da massa e do ângulo do plano, ambos constantes nesta situação
• Condição no problema: μ_c constante (mesma rugosidade), m constante, θ constante → F_at = μ_c · m · g · cos(θ) = constante

🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "rugosidade entre as superfícies permanece a mesma durante todo o percurso" → μ_c = constante
• Evidência 2: "arrastando-a lentamente até chegar ao segundo piso" → o objeto está em movimento (atrito cinético), não estático
• Evidência 3: "a caixa permanece em movimento nos encontros dos pisos com o plano inclinado" → analisa-se apenas a parte do plano inclinado, onde θ é fixo
• Síntese: No plano inclinado: N = mgcosθ = constante → F_at = μ_c · mgcosθ = constante → gráfico é linha horizontal

🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Calcular a força normal no plano No plano inclinado com ângulo θ, a componente do peso perpendicular à superfície é: N = m·g·cos(θ) Como m, g e θ são todos constantes durante o movimento sobre o plano, N é constante.

Subpasso 4.2 — Calcular a força de atrito cinético F_atrito = μ_c × N = μ_c × m × g × cos(θ) Como μ_c, m, g e θ são todos constantes, F_atrito é constante durante todo o movimento no plano inclinado.

Subpasso 4.3 — Identificar o gráfico correto A força de atrito não aumenta, não diminui — mantém-se constante. O gráfico correto é uma linha horizontal ao longo do eixo do tempo. Isso corresponde à alternativa C. Nota: A força aplicada pelo trabalhador varia (começa grande e é reduzida), mas isso não altera o atrito cinético.

✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

Os gráficos mostram diferentes comportamentos da força de atrito ao longo do tempo no plano inclinado.

A) ❌ Incorreta: Mostra a força de atrito diminuindo, depois aumentando e ficando constante. Isso confunde o comportamento da força aplicada com o da força de atrito — o atrito cinético é sempre μ_c × N = constante no plano inclinado.

B) ❌ Incorreta: Apresenta força de atrito alta no início, depois decaindo para um valor constante menor. Esse comportamento seria característico de transição entre atrito estático e cinético no início do movimento, não de movimento já estabelecido com force reduzida progressivamente.

C) ✅ Correta: Linha horizontal ao longo de todo o tempo — representa a força de atrito cinético constante, pois F_at = μ_c · m · g · cos(θ) e todos os fatores permanecem constantes no plano inclinado. A redução da força aplicada não altera o atrito.

D) ❌ Incorreta: Mostra força de atrito decrescendo linearmente ao longo do tempo. Isso seria válido se a normal ou o coeficiente mudassem, o que não ocorre — o enunciado afirma explicitamente que a rugosidade permanece a mesma.

E) ❌ Incorreta: Apresenta força de atrito crescendo inicialmente e depois decaindo. Não há razão física para a normal ou μ_c variarem dessa forma no plano inclinado com condições constantes.

🏆 Gabarito: C — a força de atrito cinético é constante em todo o percurso no plano inclinado, pois F_at = μ_c · mgcos(θ) e todos os fatores são invariantes.

🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: C é a única alternativa com linha horizontal, representando F_at = constante — resultado direto de N = mgcosθ = constante com μ_c fixo
• Padrão de cobrança: Questões sobre atrito em planos inclinados frequentemente testam se o aluno sabe que o atrito cinético independe da força aplicada e da velocidade
• Generalização: F_atrito_cinético = μ_c × N — se N é constante (massa e ângulo fixos), F_at é constante, independentemente da velocidade ou da força aplicada pelo agente externo
• Dica de eliminação rápida: Descarte qualquer gráfico que mostre o atrito variando com a força aplicada ou com a velocidade — atrito cinético só muda se μ ou N mudarem
• Conexões com outros temas: Dinâmica em plano inclinado; 2ª Lei de Newton; atrito estático vs cinético; energia e trabalho no plano inclinado