Um aluno de massa m = 45 kg sobe uma trilha com ganho de altura h = 50,0 m ao longo de comprimento s = 250 m…
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 aluno de massa m = 45 kg sobe uma trilha com ganho de altura h = 50,0 m ao longo de comprimento s = 250 m em t = 30 min. Carrega mochila de massa m_b = 6,0 kg. Usando g = 10 m/s²: (a) calcule o trabalho contra a gravidade W (J) e (b) a potência média P (W). (c) Determine a massa máxima da mochila para que P = 20 W. Discuta medidas, em termos físicos, para reduzir esforço e minimizar impacto ambiental.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo: W=(m+m_b)·g·h=(45+6)·10·50=51·500=25 500 J. P=W/t=25 500/1800=14,2 W. Para P=20 W: m_tot_max=(20·1800)/(10·50)=72 kg ? m_b_max=72-45=27 kg. Diminuir m_b reduz W (W?massa); aumentar t reduz P (P=W/t). Para segurança e menor impacto: escolher rota menos íngreme (menor h), fazer paradas regulares para reduzir potência instantânea, permanecer na trilha para evitar erosão e usar calçado adequado para aumentar atrito e reduzir risco de queda.
Explicação
O cálculo do trabalho contra a gravidade considera a soma das massas do aluno e da mochila, multiplicada pela aceleração da gravidade e pela altura, resultando em um valor que representa a energia gasta para vencer a gravidade. A potência média é obtida dividindo-se o trabalho pelo tempo, refletindo a taxa de realização de trabalho. Para determinar a massa máxima da mochila que permite uma potência específica, utiliza-se a relação entre potência, trabalho e altura, garantindo que a carga não ultrapasse o limite desejado.
Raio-X da questão
trabalho e potência
avaliacao
trabalho e potência · forças e movimento
Revisar as fórmulas de trabalho e potência na física.
O aluno pode confundir o cálculo do trabalho com a força total, não considerando apenas a força da gravidade ao calcular o trabalho realizado.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cotidiano
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