Uma esfera de 2 kg se move a 4 m/s e colide com uma parede, parando. Calcule a força média se o impacto durar…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma esfera de 2 kg se move a 4 m/s e colide com uma parede, parando. Calcule a força média se o impacto durar 0,5 s.
- A) -16 N
- B) -8 N
- C) 16 N
- D) 0 N
- E) 4 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identificar os dados. Massa m = 2 kg, velocidade inicial v0 = 4 m/s, velocidade final v = 0 (a esfera para), tempo de impacto Δt = 0,5 s. Adotamos o sentido do movimento inicial como positivo.
- Calcular a quantidade de movimento inicial. p0 = m·v0 = 2 · 4 = 8 kg·m/s.
- Calcular a quantidade de movimento final. p = m·v = 2 · 0 = 0.
- Calcular a variação da quantidade de movimento. Δp = p - p0 = 0 - 8 = -8 kg·m/s. O sinal negativo indica que a variação ocorre no sentido contrário ao movimento inicial.
- Aplicar o teorema do impulso. F·Δt = Δp, logo F = Δp / Δt = -8 / 0,5 = -16 N.
- Conclusão. A força média tem módulo 16 N e sentido oposto ao movimento, ou seja, o valor -16 N da alternativa A. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas: B (-8 N) esquece de dividir pelo tempo; C (16 N) acerta o módulo, mas ignora o sinal, que indica o sentido contrário ao movimento; D (0 N) supõe que, como a esfera para, não há força, quando na verdade a parada exige uma força; E (4 N) usa apenas a velocidade, ignorando a massa e o tempo.
💡 Dica: Use a fórmula da força média: F = Δp / Δt.
Alternativa por alternativa
Força média: ?p = 8 kg·m/s e ?t = 0,5 s.
O aluno calcula corretamente a variação da quantidade de movimento (-8 kg·m/s), mas esquece que a força média é o impulso dividido pelo tempo, confundindo o impulso com a força.
O aluno encontra o valor numérico correto de 16 N, mas ignora o sinal negativo, que indica que a força atua no sentido oposto ao movimento da esfera.
Por que engana: Confundir o sinal da força média ou esquecer de dividir a variação da quantidade de movimento pelo intervalo de tempo.
O aluno acredita que, como a esfera termina em repouso, não há força atuando, confundindo a velocidade final nula com ausência de força. Não percebe que a parada exige uma variação de quantidade de movimento causada por uma força.
O aluno toma apenas o valor da velocidade (4 m/s) como se fosse a força, ignorando a massa e o tempo de impacto e não aplicando a relação entre impulso e variação da quantidade de movimento.
Raio-X da questão
força média em colisão
avaliacao
impulso e quantidade de movimento · calculo de forca media
Revisar as leis de Newton e o conceito de impulso.
Confundir o sinal da força média ou esquecer de dividir a variação da quantidade de movimento pelo intervalo de tempo.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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