Um(a) dançarino(a) de massa m = 60 kg realiza repetidamente um 'passo alto' que eleva o centro de massa ?h =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Experimentar e fruir exercícios físicos que solicitem diferentes capacidades físicas, identificando seus tipos (força, velocidade, resistência, flexibilidade) e as sensações corporais provocadas pela sua prática.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um(a) dançarino(a) de massa m = 60 kg realiza repetidamente um 'passo alto' que eleva o centro de massa ?h = 0,060 m a cada passo. Foram contabilizados N = 150 passos em t = 3,0 min durante uma apresentação comunitária. Projete um procedimento experimental para medir as grandezas necessárias e calcule: (a) trabalho mecânico total realizado; (b) potência média mecânica entregue ao movimento; (c) energia metabólica total consumida supondo eficiência muscular de 25% e a energia dissipada em forma de calor. Use g = 10 m/s² e expresse resultados em SI.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Procedimento: medir ?h com régua ou análise de vídeo (metros), contar passos N com cronômetro/sensor e registrar tempo t (s). Fórmulas: trabalho por passo W_step = m·g·?h (J); trabalho total W_total = N·W_step (J); potência média P = W_total / t (W); energia metabólica E_meta = W_total / eficiência; calor gerado Q = E_meta - W_total. Cálculos numéricos: W_step = 60 kg · 10 m/s² · 0,060 m = 36 J por passo. W_total = 36 J · 150 = 5 400 J. Tempo t = 3,0 min = 180 s. P = 5 400 J / 180 s = 30 W. Com eficiência 25%: E_meta = 5 400 J / 0,25 = 21 600 J. Calor dissipado Q = 21 600 - 5 400 = 16 200 J. Relatar incertezas: estimar erro em ?h e N, repetir medidas, e usar média; registrar unidades SI.
Explicação
O procedimento experimental proposto permite a medição precisa das variáveis necessárias para calcular o trabalho mecânico, a potência média e a energia metabólica, utilizando fórmulas estabelecidas da física. Os cálculos realizados seguem a lógica das relações entre trabalho, potência e eficiência, garantindo que os resultados sejam consistentes e expressos nas unidades do Sistema Internacional. A consideração da eficiência muscular e da energia dissipada em calor fornece uma visão completa do desempenho energético do dançarino durante a atividade.
Raio-X da questão
trabalho e potência
avaliacao
trabalho e potência · energia e suas transformações
Revisar as fórmulas de trabalho e potência na física.
O aluno pode confundir trabalho mecânico com energia total, não considerando a eficiência muscular na conversão de energia.
saude
pensamento_critico
cientifico
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