Questão 113 do ENEM 2024 — Física
Nos automóveis, é importante garantir que o centro de massa (CM) de cada conjunto roda/pneu coincida com o seu centro geométrico. Esse processo é realizado em uma máquina de balanceamento, na qual o conjunto roda e pneu é colocado para girar a uma velocidade de valor constante. Com base nas oscilações medidas, a máquina indica a posição do centro de massa do conjunto, e pequenas peças de chumbo são fixadas em lugares específicos da roda até que as vibrações diminuam. Durante o treinamento de sua equipe, a fim de corrigir a posição do centro de massa indicada pela máquina, um mecânico apresenta o esquema a seguir, com cinco possíveis pontos da roda para posicionar uma peça de chumbo.
Em qual ponto deve ser fixada a peça de chumbo, a fim de corrigir a posição do centro de massa desse conjunto roda/pneu?
Resolução comentada
A questão cobra equilíbrio de massa em rotação: balancear uma roda é fazer o centro de massa (CM) coincidir com o centro geométrico, de modo que não surja força centrífuga desbalanceada, causa das vibrações. Na figura, o centro geométrico é o encontro dos eixos tracejados e o CM (ponto laranja) está deslocado para a direita e um pouco para cima dele, ou seja, na região do ponto 1 e do ponto 5.
Ao se colocar uma massa extra (o chumbo) no conjunto, o CM total se desloca na direção dessa massa. Para trazer o CM de volta ao centro, é preciso puxá-lo no sentido contrário ao deslocamento atual: o chumbo deve ir para o lado oposto ao do CM em relação ao centro, isto é, para a região inferior esquerda. Como a peça fica na borda da roda, longe do centro, uma massa pequena produz o efeito de compensação necessário.
Traçando uma reta do CM, passando pelo centro e continuando até a borda, ela chega à parte inferior esquerda da roda, exatamente onde está o ponto 3. A alternativa correta é a que indica o ponto 3.
Os erros típicos: colocar a peça no mesmo lado do CM (pontos 1 ou 5), o que aumentaria o desbalanceamento. Os pontos 2 e 4 estão sobre os eixos horizontal e vertical, e cada um compensaria só uma das componentes do deslocamento (o horizontal ou o vertical), corrigindo uma parte e deixando a outra.