Uma bola de meia (m = 0,15 kg) choca-se perpendicularmente contra uma parede com velocidade v_i = +6,0 m/s e…
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
Uma bola de meia (m = 0,15 kg) choca-se perpendicularmente contra uma parede com velocidade v_i = +6,0 m/s e rebate com v_f = -2,0 m/s. O tempo de contato é ?t = 0,05 s. Calcule o impulso J (N·s, indique direção) e a força média F_avg (N). Use J = m·(v_f-v_i) e F_avg = J/?t.
- A) Impulso J = -1,0 N·s; F_avg = 20 N.
- B) Impulso J = -1,2 N·s (direção oposta ao movimento inicial); força média |F_avg| = 24 N, dirigida para longe da parede.
- C) J = +1,2 N·s; F_avg = 12 N.
- D) Impulso J = 2,0 N·s; força média F_avg = 10 N.
- E) J = -1,5 N·s; força média F_avg = 30 N.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. m = 0,15 kg, velocidade inicial v_i = +6,0 m/s (indo em direção à parede, tomada como positiva), velocidade final v_f = -2,0 m/s (após o rebote, afastando-se da parede) e tempo de contato Δt = 0,05 s. Passo 2: Calcule a variação da velocidade: v_f - v_i = -2,0 - 6,0 = -8,0 m/s. Passo 3: Calcule o impulso: J = m(v_f - v_i) = 0,15 x (-8,0) = -1,2 N·s. O sinal negativo indica que o impulso aponta no sentido oposto ao do movimento inicial da bola, ou seja, para longe da parede. Passo 4: Calcule a força média: F_avg = J/Δt = -1,2/0,05 = -24 N. Em módulo, |F_avg| = 24 N, dirigida para longe da parede. Passo 5: Conclusão: a alternativa B está correta. Sobre as demais: a alternativa A tem valores de impulso e força que não correspondem à variação de velocidade calculada; a alternativa C inverte o sinal do impulso e usa um tempo errado para obter 12 N; a alternativa D confunde o impulso com um valor que não resulta de m(v_f - v_i); a alternativa E obtém um impulso de módulo incorreto. O gabarito oficial está correto.
💡 Dica: Calcule o impulso e a força média usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou o produto de 0,15 pela variação de velocidade, obtendo um impulso de -1,0 N·s, e depois dividiu esse valor pelo tempo sem verificar o resultado.
Por que engana: Confundir a direção do impulso, calculando como positivo ao invés de negativo, ou não considerar a mudança de direção da velocidade.
J = 0,15·(-2 - 6) = -1,2 N·s (sinal indica reversão). F_avg = -1,2/0,05 = -24 N; magnitude 24 N afastando da parede.
O aluno calculou corretamente o módulo do impulso (1,2 N·s), mas inverteu seu sentido, como se a velocidade final fosse considerada na direção da parede, e usou um tempo de contato de 0,1 s em vez de 0,05 s para obter 12 N.
O aluno confundiu impulso com um valor sem relação com m(v_f - v_i), possivelmente somando ou tomando os módulos das velocidades, e chegou a uma força média de 10 N sem usar corretamente a relação entre impulso e tempo.
O aluno errou a multiplicação ao calcular 0,15 x 8 (obtendo 1,5 em vez de 1,2) e, a partir desse impulso errado, calculou uma força de 30 N.
Raio-X da questão
impulso e força média
avaliacao
impulso e força média · conservação da quantidade de movimento
Revisar as fórmulas de impulso e força média em colisões.
Confundir a direção do impulso, calculando como positivo ao invés de negativo, ou não considerar a mudança de direção da velocidade.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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