Uma equipe usa um sistema de polias com vantagem mecânica 3 para içar um praticante de 68 kg verticalmente 10…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Experimentar e fruir diferentes práticas corporais de aventura na natureza, valorizando a própria segurança e integridade física, bem como as dos demais, respeitando o patrimônio natural e minimizando os impactos de degradação ambiental.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma equipe usa um sistema de polias com vantagem mecânica 3 para içar um praticante de 68 kg verticalmente 10 m. Considerando eficiência do sistema 80% (perdas por atrito), determine: a) força mínima aplicada F pelo socorrista; b) trabalho realizado pelo socorrista; c) energia dissipada por atrito. Use g = 10 m/s², W = F·d, energia para elevar = m·g·h. Apresente cálculos e unidades SI.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Dados: m = 68 kg, h = 10 m, VM = 3, ? = 0.80, g = 10 m/s². 1) Energia necessária para elevar a carga: E_out = m·g·h = 68·10·10 = 6800 J. 2) Trabalho de entrada considerando eficiência: E_in = E_out / ? = 6800 / 0.8 = 8500 J. 3) Distância que o socorrista puxa a corda: d_pull = VM·h = 3·10 = 30 m. 4) Força aplicada pelo socorrista: F = E_in / d_pull = 8500 / 30 ˜ 283.33 N. 5) Trabalho realizado pelo socorrista: W_s = F·d_pull = 283.33·30 = 8500 J (confere E_in). 6) Energia dissipada por atrito: E_diss = E_in - E_out = 8500 - 6800 = 1700 J. Conclusões (unidades SI): a) F ˜ 283 N; b) trabalho ˜ 8,500 J; c) energia dissipada ˜ 1,700 J.
Explicação
Os cálculos realizados consideram a relação entre a energia necessária para elevar a carga e a eficiência do sistema, permitindo determinar o trabalho de entrada e a força aplicada. A distância que o socorrista puxa a corda é multiplicada pela vantagem mecânica, o que é fundamental para encontrar a força mínima. Por fim, a diferença entre o trabalho de entrada e a energia útil revela a energia dissipada por atrito, refletindo as perdas do sistema.
Raio-X da questão
vantagem mecânica e trabalho
avaliacao
vantagem mecânica · trabalho e energia
Revisar os conceitos de trabalho, força e eficiência em sistemas de polias.
O aluno pode confundir a força aplicada com a força resultante, não considerando a eficiência do sistema ao calcular a força mínima necessária.
ciencia_tecnologia
autogestao
cientifico
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