Um praticante cai de altura h = 1,0 m e atinge o solo com a cabeça de massa m = 5,0 kg. O capacete deforma d =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Experimentar e fruir diferentes práticas corporais de aventura urbanas, valorizando a própria segurança e integridade física, bem como as dos demais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um praticante cai de altura h = 1,0 m e atinge o solo com a cabeça de massa m = 5,0 kg. O capacete deforma d = 0,020 m ao absorver a energia. Usando g = 10 m/s², estime a força média de impacto F_avg aplicando m·g·h = F_avg·d. (F em N).
- A) F_avg = m·g·h / d = (5,0·10·1,0)/0,020 ˜ 2,5×10^3 N
- B) F_avg = 5,0 · 10 · 1,0 / 0,005 = 10000 N
- C) F_avg = 5,0 · 10 · 1,0 / 0,1 = 500 N
- D) F_avg = 5,0 · 10 · 1,0 / 0,010 = 5000 N
- E) F_avg = 5,0 · 10 / 0,020 = 2500 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados: m = 5,0 kg, h = 1,0 m, g = 10 m/s^2 e d = 0,020 m. Passo 2: Calcule a energia que precisa ser absorvida: m·g·h = 5,0 · 10 · 1,0 = 50 J. Passo 3: Use a relação m·g·h = F_avg·d e isole a força: F_avg = 50 / 0,020 = 2500 N, ou seja, 2,5×10^3 N. Passo 4: Esse resultado confirma a alternativa A, que é o gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: a B usa d = 0,005 m, que não é o valor do enunciado; a C usa d = 0,1 m, também fora do enunciado; a D usa d = 0,010 m, outro valor que não aparece na questão. A alternativa E tem o mesmo valor numérico (2500 N) porque h = 1,0 m é o fator neutro, mas escreve a expressão sem o termo h, o que a torna incompleta como resolução: se a altura mudasse, o resultado estaria errado. Observação: a expressão da alternativa A traz um caractere estranho (˜) que deve ser lido como 'aproximadamente igual a'. Ressalva física: a fórmula é uma estimativa didática, pois a força real depende do tempo de desaceleração, mas, com os dados fornecidos, a resposta é 2500 N.
💡 Dica: Aplique a fórmula dada para encontrar a força média de impacto.
Alternativa por alternativa
Energia potencial m·g·h é dissipada pela deformação d: F_avg = mgh/d. Substituindo m=5,0 kg, g=10 m/s², h=1,0 m, d=0,020 m obtém-se ˜2500 N.
O aluno trocou o valor da distância de deformação do capacete, usando 0,005 m em vez de 0,020 m, e por isso obteve uma força quatro vezes maior.
Por que engana: O aluno pode confundir a deformação do capacete com a altura da queda, resultando em um cálculo incorreto da força média de impacto.
O aluno usou 0,1 m como deformação, valor que não aparece no enunciado, possivelmente por confusão de unidades ou leitura errada do dado.
O aluno leu a deformação como 0,010 m, trocando o dado do enunciado, e assim dobrou a força esperada.
O aluno omitiu o fator h = 1,0 m na energia potencial e, por coincidência, obteve o valor numérico correto; mas, se a altura fosse outra, o resultado estaria errado, pois ele não entendeu que a energia depende de m·g·h.
Raio-X da questão
força média de impacto
avaliacao
força média de impacto · energia potencial gravitacional
Revisar a relação entre energia potencial e força média em impactos.
O aluno pode confundir a deformação do capacete com a altura da queda, resultando em um cálculo incorreto da força média de impacto.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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