FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Física > Mecânica > Cinemática e Movimento Circular > 2016
Difícil ENEM 2016
Questão 66

A invenção e o acoplamento entre engrenagens revolucionaram a ciência na época e propiciaram a invenção de várias tecnologias, como os relógios. Ao construir um pequeno cronômetro, um relojoeiro usa o sistema de engrenagens mostrado. De acordo com a figura, um motor é ligado ao eixo e movimenta as engrenagens fazendo o ponteiro girar. A frequência do motor é de 18 RPM, e o número de dentes das engrenagens está apresentado no quadro.

Engrenagem Dentes
A 24
B 72
C 36
D 108

Esquema das engrenagens do relógio

A frequência de giro do ponteiro, em RPM, é

Alternativas
A) 1
B) 2 Correta
C) 4
D) 81
E) 162
Resolução Comentada

1. Análise dos acoplamentos de engrenagens: A transmissão do movimento circular ocorre em três passos encadeados:

  • Primeiro acoplamento tangencial (A e B): A engrenagem A (ligada ao motor) aciona tangencialmente a engrenagem B.
  • Eixo comum (B e C): As engrenagens B e C estão fixadas no mesmo eixo central, o que significa que giram com frequências idênticas (\(f_B = f_C\)).
  • Segundo acoplamento tangencial (C e D): A engrenagem C aciona a engrenagem D, que movimenta o ponteiro do cronômetro.

2. Relação de frequências no acoplamento tangencial: Em engrenagens acopladas dente a dente, a frequência de rotação (\(f\)) é inversamente proporcional ao seu número de dentes (\(N\)):

\[f_1 \cdot N_1 = f_2 \cdot N_2\]

3. Cálculo do primeiro acoplamento (A para B):

\[f_A \cdot N_A = f_B \cdot N_B \implies 18 \cdot 24 = f_B \cdot 72 \implies f_B = \frac{18 \cdot 24}{72} = 6 \text{ RPM}\]

4. Transferência pelo eixo intermediário (B para C): Como B e C compartilham o mesmo eixo central, suas frequências são iguais:

\[f_C = f_B = 6 \text{ RPM}\]

5. Cálculo do segundo acoplamento (C para D - Ponteiro):

\[f_C \cdot N_C = f_D \cdot N_D \implies 6 \cdot 36 = f_D \cdot 108 \implies f_D = \frac{6 \cdot 36}{108} = 2 \text{ RPM}\]

Conclusão: A frequência de giro do ponteiro é de \(2 \text{ RPM}\). Alternativa correta: (B).