Um bailarino de massa m = 50 kg segura o/a parceiro/a a uma distância r = 0,80 m do eixo de rotação; 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
Um bailarino de massa m = 50 kg segura o/a parceiro/a a uma distância r = 0,80 m do eixo de rotação; a velocidade tangencial do/a parceiro/a é v = 2,4 m/s. Calcule a força centrípeta F_c necessária (use F_c = m·v²/r, unidades SI).
- A) F_c = 180 N
- B) F_c = 500 N
- C) F_c = 100 N
- D) F_c = 360 N
- E) F_c = 200 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: m = 50 kg, r = 0,80 m (raio, distância ao eixo de rotação) e v = 2,4 m/s. A fórmula é F_c = m·v^2/r.
- Calcule o quadrado da velocidade: v^2 = 2,4 x 2,4 = 5,76 m^2/s^2.
- Calcule o numerador: m·v^2 = 50 x 5,76 = 288 kg·m^2/s^2.
- Divida pelo raio: F_c = 288 / 0,80 = 360 N. Como 1 N = 1 kg·m/s^2, a unidade está no SI.
- Compare com o gabarito oficial. O resultado 360 N corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) 180 N resulta de dividir por 1,60 m, ou seja, usar o diâmetro no lugar do raio. B) 500 N é igual ao peso do bailarino com g = 10 m/s^2, grandeza que não é a força centrípeta. C) 100 N não corresponde a nenhuma etapa correta do cálculo e indica erro aritmético. E) 200 N corresponde a supor v^2 = 4, aproximação que não está de acordo com os dados.
💡 Dica: Aplique a fórmula da força centrípeta diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente usou o diâmetro (1,60 m) em vez do raio (0,80 m) na fórmula, o que dobra o denominador e reduz o resultado pela metade.
O aluno provavelmente calculou o peso do bailarino (m·g = 50 x 10 = 500 N) e confundiu essa força com a força centrípeta, usando a intuição de que a força é o peso.
Por que engana: Confundir a fórmula da força centrípeta, aplicando incorretamente os valores de massa, velocidade ou raio.
O aluno provavelmente errou o cálculo ou a ordem das operações, chegando a um valor sem relação com m·v^2/r, por exemplo tratando 2,4^2 de forma incorreta.
F_c = m·v²/r = 50·(2{,}4)²/0{,}8 = 50·5{,}76/0{,}8 = 50·7{,}2 = 360 N.
O aluno provavelmente aproximou v^2 para 4 (como se v fosse 2 m/s), o que leva a 50 x 4 / 1 = 200 N e ignora o valor real da velocidade.
Raio-X da questão
força centrípeta
avaliacao
força centrípeta · movimento circular
Revisar a fórmula da força centrípeta e suas aplicações.
Confundir a fórmula da força centrípeta, aplicando incorretamente os valores de massa, velocidade ou raio.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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