Questão de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5bdd

1. Compreensão do Contexto Geral

O estudo da locomoção humana sob a ótica da Mecânica Clássica fundamenta-se nas Leis de Newton, em especial na Segunda Lei de Newton (Princípio Fundamental da Dinâmica, ${\vec{F}}_{\text{res}}=m\cdot \vec{a}$) e na Terceira Lei de Newton (Princípio da Ação e Reação).

Quando uma pessoa corre, os músculos geram forças que fazem a sola do calçado pressionar o chão para trás. Pela Terceira Lei de Newton, a toda ação corresponde uma reação de mesma intensidade, mesma direção, sentidos opostos e que atua em corpos distintos. Assim, a superfície do solo reage aplicando sobre os pés do atleta uma força orientada para a frente, que corresponde à força de atrito estático impulsora.

2. Justificativa da Alternativa Correta

Na situação 3, o atleta encontra-se em movimento acelerado para a frente ($\vec{a}>0$).

Identificando o par ação-reação na interface entre os pés e o piso:

• Ação: o atleta empurra o solo horizontalmente para trás (${\vec{F}}_{\text{atleta no solo}}$);
• Reação: o solo empurra o atleta horizontalmente para a frente por meio da força de atrito (${\vec{F}}_{\text{atrito}}={\vec{F}}_{\text{solo no atleta}}$).

Portanto, a força de atrito que atua no atleta é rigorosamente a reação à força para trás que seus pés aplicam sobre o solo.

3. Análise dos Distratores (Alternativas Incorretas)

• igual à força elástica.: Incorreta. Pela Segunda Lei de Newton aplicada na horizontal ao atleta ($F_{\text{atrito}}-F_{\text{elaˊstica}}=m\cdot a$), como ele está acelerado para a frente ($a>0$), a força de atrito exercida pelo chão deve ser estritamente maior que a força elástica exercida pela fita ($F_{\text{atrito}}>F_{\text{elaˊstica}}$). A igualdade só ocorreria nas situações de repouso iminente ou velocidade constante (situações 1 e 2).
• a reação à força normal.: Incorreta. A força normal e a força de atrito são componentes perpendiculares da mesma força de contato que a superfície aplica sobre o corpo. Pares de ação e reação atuam em corpos diferentes; a reação à força normal que o solo aplica no atleta é a força vertical para baixo que o atleta aplica no solo.
• igual à força peso do pneu.: Incorreta. O peso do pneu é uma força gravitacional vertical exercida pela Terra sobre o pneu. Não guarda relação direta de direção ou de intensidade com a força de atrito horizontal exercida pelo chão sobre os pés do atleta.
• a reação à força elástica realizada pela fita sobre o atleta.: Incorreta. A reação à força elástica que a fita aplica no atleta é a força de mesma intensidade e sentido oposto que o atleta exerce na própria fita (par fita-atleta). O atrito pertence à interação entre o solo e os pés do atleta (par solo-atleta).