Em um laboratório de ensino, duas equipes levantam verticalmente uma carga de massa igual a 50 kg, usando…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório de ensino, duas equipes levantam verticalmente uma carga de massa igual a 50 kg, usando cordas e roldanas ideais. Na montagem da equipe A, uma polia móvel é sustentada por três segmentos de corda que compartilham a carga. Na montagem da equipe B, há apenas uma polia fixa, cuja função é mudar a direção da força aplicada. Considere g = 10 m/s² e desconsidere a massa da corda e das polias. Com base nessas montagens, qual comparação entre as forças de esforço aplicadas pelas equipes A e B está correta?
- A) A equipe A aplica 250 N, enquanto a equipe B aplica 500 N.
- B) A equipe A aplica aproximadamente 167 N, enquanto a equipe B aplica 250 N.
- C) A equipe A aplica 500 N, enquanto a equipe B aplica aproximadamente 167 N.
- D) A equipe A aplica 500 N, enquanto a equipe B aplica 500 N.
- E) A equipe A aplica aproximadamente 167 N, enquanto a equipe B aplica 500 N.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule o peso da carga. P = m x g = 50 x 10 = 500 N. Esse é o valor que as cordas precisam sustentar em equilíbrio, já que a carga sobe com velocidade constante ou está parada (desconsiderando atrito e aceleração).
- Analise a equipe A. A polia móvel é sustentada por três segmentos de corda que compartilham a carga. Como o peso se divide igualmente entre os três segmentos, cada um suporta P/3 = 500/3 ≈ 166,7 N. Assim, a força de esforço da equipe A é aproximadamente 167 N.
- Analise a equipe B. A polia fixa não reduz a força, apenas muda a direção. Logo, a força aplicada pela equipe B é igual ao peso, isto é, 500 N.
- Compare com as alternativas. A alternativa E traz exatamente A ≈ 167 N e B = 500 N, o que coincide com a resolução.
- Por que as outras estão erradas. A: a equipe A não usa divisão por 2, e a equipe B não reduz força pela polia fixa. B: a polia fixa não divide a força por 1,5 ou qualquer outro valor. C: a polia móvel reduz a força, e a fixa não reduz. D: a polia móvel reduz a força para 167 N, não mantém 500 N. Gabarito oficial E confirmado.
💡 Dica: Calcule a força de esforço em cada oficina e compare.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que a polia móvel divide a carga por 2, como se tivesse apenas dois segmentos de corda, e também considera que a fixa reduz a força pela metade.
O aluno calcula corretamente a força da polia móvel, mas supõe que a polia fixa também reduz a força, dividindo 500 N por 2 e obtendo 250 N.
Por que engana: Confundir a relação entre a carga e o esforço, aplicando incorretamente a mecânica das polias.
O aluno ignora a vantagem mecânica da polia móvel, achando que a equipe A precisa de 500 N, e inverte o papel das polias, atribuindo à fixa a divisão por 3.
O aluno acredita que a polia móvel não reduz a força e que as duas montagens exigem o mesmo esforço, talvez por confundir a função da polia fixa (mudar direção) com a da polia móvel (reduzir força).
A carga pesa P = m·g = 50·10 = 500 N. Na montagem A, os três segmentos de corda que sustentam a polia móvel dividem essa força; portanto, o esforço é F_A = 500/3 ≈ 167 N. Na montagem B, a polia fixa apenas altera a direção da força e não reduz seu módulo; assim, F_B = 500 N.
Raio-X da questão
força de esforço
avaliacao
cálculo de força · princípios de polias
Revisar o funcionamento de polias e cálculo de MA.
Confundir a relação entre a carga e o esforço, aplicando incorretamente a mecânica das polias.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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