Durante um treino lúdico de empurrões controlados, uma criança de massa m = 12,0 kg recebe do cuidador uma…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Questão
Durante um treino lúdico de empurrões controlados, uma criança de massa m = 12,0 kg recebe do cuidador uma força horizontal constante F = 24 N aplicada por 1,0 s. Usando F = m·a (F em N, m em kg, a em m/s²) e movimento unidimensional partindo do repouso, calcule: (a) a aceleração horizontal da criança; (b) o deslocamento horizontal em t = 1,0 s.
- A) a = 0,0 m/s²; deslocamento s = 0,0 m.
- B) a = 2,0 m/s²; deslocamento s = 1,0 m.
- C) a = 1,0 m/s²; deslocamento s = 0,5 m.
- D) a = 4,0 m/s²; deslocamento s = 2,0 m.
- E) a = 3,0 m/s²; deslocamento s = 1,5 m.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 12,0 kg, força F = 24 N, tempo t = 1,0 s, partindo do repouso (velocidade inicial zero).
- Calcule a aceleração pela segunda lei de Newton. a = F/m = 24 / 12,0 = 2,0 m/s².
- Calcule o deslocamento em movimento uniformemente acelerado a partir do repouso. s = (1/2)·a·t^2 = 0,5 · 2,0 · (1,0)^2 = 1,0 m.
- Compare com o gabarito. O resultado (a = 2,0 m/s² e s = 1,0 m) coincide com a alternativa B, que está correta.
- Por que as outras estão erradas. A supõe que força aplicada resulta em aceleração nula, o que contraria a segunda lei. C divide a força pela massa de forma incorreta e resulta em metade da aceleração correta. D usa uma massa menor que a real e esquece o fator 1/2 no deslocamento. E obtém a aceleração a partir de um valor de força que não está no enunciado, somando indevidamente a massa à força.
💡 Dica: Aplique a segunda lei de Newton para encontrar a aceleração e use a fórmula do deslocamento.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, se a força é aplicada por um intervalo de tempo, a criança não se move, confundindo força aplicada com equilíbrio de forças. Ele não percebe que a força resultante não nula produz aceleração.
Pela 2ª lei, a = F/m = 24/12 = 2,0 m/s². Com v0 = 0, s = ½ a t² = 0,5·2,0·(1,0)² = 1,0 m.
O aluno calcula a aceleração como metade do valor correto (1,0 m/s²), provavelmente dividindo a força por 12 e depois por 2, ou fazendo uma divisão incorreta. Com essa aceleração errada, o deslocamento de 0,5 m é consequência direta do erro.
O aluno obtém a = 4,0 m/s² usando uma massa de 6 kg, possivelmente por dividir a massa por 2 sem motivo, e calcula s = a·t^2 esquecendo o fator 1/2 da equação do movimento uniformemente acelerado.
Por que engana: Confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da aceleração.
O aluno obtém a = 3,0 m/s² provavelmente a partir de uma força de 36 N (somando 12 à força de 24 N), o que é uma troca incorreta de operação. O deslocamento de 1,5 m decorre de usar essa aceleração na fórmula s = (1/2)·a·t^2.
Raio-X da questão
aceleração e deslocamento
avaliacao
força e massa · movimento unidimensional
Revisar as leis de Newton e fórmulas de movimento uniformemente acelerado.
Confundir a relação entre força, massa e aceleração, resultando em um cálculo incorreto da aceleração.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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