Questão de Física · FGV CBMAM 2021 (nº 45)

Quando um objeto está sobre uma superfície, a superfície exerce uma força normal perpendicular a ela para sustentá-lo. Se o objeto acelera, a superfície também pode exercer uma força de atrito paralela a ela para causar essa aceleração. A força total que a superfície exerce é a soma vetorial dessas componentes.

(A) Correta: Quando o trem está em repouso, a única força que o piso exerce sobre o caixote é a força normal, que equilibra o peso do caixote, então $|\vec{f}| = mg$. Quando o trem acelera e o caixote permanece em repouso em relação ao vagão, o piso ainda exerce a força normal (que continua sendo $mg$) e, adicionalmente, uma força de atrito estático horizontal para acelerar o caixote. A força $\vec{f'}$ é a soma vetorial dessas duas componentes (normal e atrito), que são perpendiculares entre si. Assim, $|\vec{f'}| = \sqrt{(mg)^2 + (F_{atrito})^2}$. Como a força de atrito é maior que zero (pois há aceleração), $|\vec{f'}|$ será necessariamente maior que $mg$, ou seja, $|\vec{f'}| > |\vec{f}|$.
(B) Incorreta: Esta alternativa inclui a possibilidade de igualdade, o que não ocorre, pois a força de atrito é diferente de zero quando há aceleração.
(C) Incorreta: Esta é a armadilha. Seria correta se a pergunta se referisse apenas à componente normal da força, mas a força $\vec{f'}$ é a força total exercida pelo piso, que inclui a força de atrito horizontal necessária para a aceleração.
(D) Incorreta: Esta alternativa inclui a possibilidade de igualdade ou de ser menor, o que é falso.
(E) Incorreta: A força total exercida pelo piso aumenta devido à componente de atrito necessária para a aceleração, não diminui.