Em um experimento de biomecânica, um carrinho de 800 kg representa um sistema em movimento sobre uma pista…
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
Em um experimento de biomecânica, um carrinho de 800 kg representa um sistema em movimento sobre uma pista retilínea. Entre os instantes 0 s e 5 s, sensores indicam aceleração constante de 4 m/s² no sentido leste. Desprezando forças laterais, considera-se que a força resultante atua na mesma direção e no mesmo sentido da aceleração. Com base nos dados do experimento, calcule a força resultante sobre o carrinho e indique como ela deve ser representada em um gráfico de força resultante versus tempo no intervalo de 0 s a 5 s.
- A) 3200 N para leste; linha horizontal em 3200 N de 0 s a 5 s.
- B) 3200 N para leste; linha crescente de 0 N a 3200 N de 0 s a 5 s.
- C) 800 N para leste; linha horizontal em 800 N de 0 s a 5 s.
- D) 12800 N para leste; linha horizontal em 12800 N de 0 s a 5 s.
- E) 3200 N para oeste; linha horizontal em 3200 N de 0 s a 5 s.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado. A massa do carrinho é 800 kg e a aceleração constante é 4 m/s², no sentido leste, entre 0 s e 5 s.
- Aplique a Segunda Lei de Newton, F = m × a. Como a força resultante tem a mesma direção e sentido da aceleração, F = 800 × 4 = 3200 N, para leste.
- Analise o gráfico de força resultante versus tempo. Como a massa e a aceleração são constantes no intervalo, a força resultante também é constante, portanto o gráfico é uma linha horizontal em 3200 N de 0 s a 5 s.
- Compare com o gabarito oficial. Minha resolução coincide com a alternativa A, que é o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. B: a força não cresce linearmente, pois a aceleração é constante e a massa não varia. C: 800 N é apenas a massa numericamente, sem multiplicar pela aceleração. D: 12800 N resulta de multiplicar 800 por 16, um erro de cálculo que não corresponde a F = m × a. E: a direção correta é leste, pois a força tem o mesmo sentido da aceleração.
💡 Dica: Use a segunda lei de Newton para calcular a força.
Alternativa por alternativa
Pela segunda lei de Newton, Fᵣ = m · a. Assim, Fᵣ = 800 kg · 4 m/s² = 3200 N. Como a aceleração é constante e orientada para leste, a força resultante também tem módulo e sentido constantes nessa direção. Portanto, no gráfico força resultante versus tempo, deve aparecer uma linha horizontal no valor de 3200 N entre 0 s e 5 s.
O aluno calculou corretamente o valor de 3200 N, mas supôs que a força cresce uniformemente desde zero, confundindo aceleração constante com força crescente, como se fosse um movimento com aceleração variável ou um impulso gradual.
Por que engana: Confundir a direção da força resultante, escolhendo uma alternativa que não considera a aceleração correta do carro.
O aluno usou apenas o valor da massa, 800 kg, como se fosse a força, esquecendo de multiplicar pela aceleração conforme F = m × a.
O aluno multiplicou a massa pela aceleração de forma incorreta, obtendo 800 × 16 = 12800 N, possivelmente elevando a aceleração ao quadrado ou confundindo a operação.
O aluno calculou o módulo corretamente, mas atribuiu sentido oposto à força, como se ela fosse contrária à aceleração, o que contraria a informação de que ambas têm mesma direção e sentido.
Raio-X da questão
força resultante
avaliacao
segunda lei de Newton · força e aceleração
Revisar a segunda lei de Newton e gráficos de força.
Confundir a direção da força resultante, escolhendo uma alternativa que não considera a aceleração correta do carro.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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