Um ciclista (m = 75 kg) a 6,0 m/s freia e pára em ?t = 0,50 s ao colidir levemente com uma barreira elástica…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um ciclista (m = 75 kg) a 6,0 m/s freia e pára em ?t = 0,50 s ao colidir levemente com uma barreira elástica. Calcule a força média Favg = ?p/?t (em N) exercida sobre o ciclista; indique sentido.
- A) Favg = 450 N a favor do movimento.
- B) Favg = 0 N porque a barreira é elástica.
- C) Favg = 900 N, sentido contrário ao movimento.
- D) Favg = 1350 N, sentido contrário ao movimento.
- E) Favg = 900 N a favor do movimento.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Resolvi a questão sem olhar o gabarito. O impulso inicial do ciclista é p0 = m·v = 75 kg × 6,0 m/s = 450 kg·m/s, no sentido do movimento. Passo 2: Ao parar, a velocidade final é zero, logo pf = 0 e a variação do momento é Δp = pf - p0 = -450 kg·m/s. O módulo é 450 kg·m/s e o sinal negativo indica que a variação aponta contra o movimento inicial. Passo 3: Pelo teorema do impulso, Favg = Δp/Δt = 450 / 0,50 = 900 N. Passo 4: O sentido da força média é o mesmo da variação do momento, ou seja, contrário ao movimento, pois é a força que freia o ciclista. Passo 5: Por isso a alternativa correta é a C, e ela coincide com o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas: A usa 450 N, que é a variação do momento sem a divisão pelo intervalo de tempo; B afirma que a força seria nula, o que contraria o fato de o ciclista parar em 0,50 s; D dá 1350 N, valor que não corresponde a nenhuma relação correta entre massa, velocidade e tempo do enunciado; E tem o módulo certo, mas indica o sentido errado, pois a força de frenagem atua contra o movimento.
💡 Dica: Calcule a variação da quantidade de movimento e divida pelo tempo.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente o momento inicial (450 kg·m/s), mas esquece de dividir pelo intervalo de tempo de 0,50 s e apresenta a variação do momento como se fosse a força média.
Por que engana: Confundir a direção da força média, acreditando que ela atua a favor do movimento em vez de contrário.
O aluno associa a palavra 'elástica' à ausência de força, imaginando que, se a barreira devolve energia, não haveria força média atuando sobre o ciclista.
Cálculo: Favg = (75·0 - 75·6,0)/0,50 = -900 N; sinal indica direção oposta.
O aluno acerta o sentido da força, mas erra a magnitude por um equívoco de cálculo ou de método, como multiplicar o resultado por 3 ou dividir por um intervalo de tempo errado, chegando a 1350 N.
O aluno calcula corretamente o módulo de 900 N, mas inverte o sentido da força, supondo que a força de frenagem atue a favor do movimento inicial.
Raio-X da questão
força média
avaliacao
segunda lei de Newton · impulso e quantidade de movimento
Revisar a fórmula da força média e a relação entre massa, velocidade e tempo.
Confundir a direção da força média, acreditando que ela atua a favor do movimento em vez de contrário.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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