Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a queda de uma esfera em um tubo de vácuo, desprezando a…
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 uma atividade de Física, estudantes analisaram a queda de uma esfera em um tubo de vácuo, desprezando a resistência do ar. A esfera foi abandonada do repouso e apresentou os deslocamentos indicados na tabela: após 1 s, 5 m; após 2 s, 20 m; após 3 s, 45 m. O movimento foi considerado uniformemente acelerado durante esse intervalo. Com base nos dados do experimento, qual é a aceleração média da esfera durante os 3 primeiros segundos de queda?
- A) 10 m/s²
- B) 5 m/s²
- C) 20 m/s²
- D) 15 m/s²
- E) 30 m/s²
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique o tipo de movimento. A esfera parte do repouso (v0 = 0) e o enunciado afirma que o movimento é uniformemente acelerado, então vale a equação s = (1/2) a t^2, em que s é o deslocamento, a é a aceleração e t é o tempo.
- Isole a aceleração: a = 2s / t^2.
- Aplique aos três pontos da tabela. Para t = 1 s e s = 5 m, a = 2 x 5 / 1^2 = 10 m/s^2. Para t = 2 s e s = 20 m, a = 2 x 20 / 2^2 = 40 / 4 = 10 m/s^2. Para t = 3 s e s = 45 m, a = 2 x 45 / 3^2 = 90 / 9 = 10 m/s^2.
- Os três valores coincidem, o que confirma que o movimento é de fato uniformemente acelerado com a = 10 m/s^2.
- Confira pela velocidade. A velocidade após 3 s é v = a t = 10 x 3 = 30 m/s. Como a velocidade inicial é zero, a aceleração média nos 3 primeiros segundos é (30 - 0) / 3 = 10 m/s^2.
- Conclusão. A alternativa correta é a A, 10 m/s^2, coincidindo com o gabarito oficial. As demais estão erradas: B (5 m/s^2) ignora o fator 1/2; C (20 m/s^2) e E (30 m/s^2) usam uma fórmula incorreta sem elevar o tempo ao quadrado; D (15 m/s^2) confunde um deslocamento parcial com a aceleração.
💡 Dica: Calcule a aceleração média usando os dados fornecidos.
Alternativa por alternativa
No movimento uniformemente acelerado, iniciado do repouso, o deslocamento é dado por Δs = (a·t²)/2. Usando os dados do terceiro segundo: 45 = (a·3²)/2. Assim, 45 = 9a/2, portanto a = 10 m/s². Os demais pontos também confirmam o resultado: 5 = a/2 e 20 = 2a.
O aluno calcula a = s / t^2 e esquece o fator 1/2 da equação do movimento uniformemente variado. Com s = 5 m e t = 1 s, obtém 5 m/s^2.
O aluno usa a = 2s / t, sem elevar o tempo ao quadrado, com s = 20 m e t = 2 s, obtendo 2 x 20 / 2 = 20 m/s^2.
O aluno toma a diferença de deslocamento entre 1 s e 2 s (20 - 5 = 15 m) como se fosse a aceleração, confundindo distância percorrida em um intervalo com a grandeza aceleração.
O aluno aplica a = 2s / t, sem elevar o tempo ao quadrado, usando o maior deslocamento e o maior tempo: 2 x 45 / 3 = 30 m/s^2.
Raio-X da questão
aceleração da queda
avaliacao
cálculo de aceleração · movimento uniformemente acelerado
Revisar as fórmulas de movimento uniformemente acelerado.
O aluno pode confundir a média da aceleração com a velocidade média, aplicando a fórmula errada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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