Uma ferramenta de massa m = 1,5 kg cai de uma altura h = 3,0 m sobre um capacete que absorve a energia…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma ferramenta de massa m = 1,5 kg cai de uma altura h = 3,0 m sobre um capacete que absorve a energia mediante deformação d = 4,0 cm. Use g = 10 m/s². Calcule a energia cinética ao impacto e a força média de parada F_avg ˜ ?E/d.
- A) E = m g h = 1,5·10·3,0 = 45 J; F_avg = 45 J / 0,04 m = 1 125 N.
- B) A energia cinética é 30 J e a força média de parada é 750 N.
- C) A energia cinética é 15 J e a força média de parada é 375 N.
- D) A energia cinética é 50 J e a força média de parada é 1 250 N.
- E) A energia cinética é 60 J e a força média de parada é 1 500 N.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados do enunciado: massa m = 1,5 kg, altura h = 3,0 m, deformação d = 4,0 cm = 0,04 m e g = 10 m/s^2. Passo 2: Na queda livre, a energia potencial gravitacional inicial se converte em energia cinética ao impacto. Assim, E = m g h = 1,5 x 10 x 3,0 = 45 J. Passo 3: O capacete absorve essa energia por deformação, de modo que o trabalho da força média de parada iguala a energia cinética: F_média x d = E. Passo 4: Logo, F_média = E / d = 45 J / 0,04 m = 1125 N. Passo 5: Conclusão: a alternativa correta é a A, com E = 45 J e F_média = 1125 N, que coincide com o gabarito oficial. Passo 6: Por que as outras estão erradas: a B usa altura de 2 m, o que daria 30 J; a C usa altura de 1 m, o que daria 15 J; a D tem erro no produto 1,5 x 10 x 3,0, que não resulta em 50 J; a E usa o número 4 no lugar da altura, o que daria 60 J.
💡 Dica: Calcule a energia potencial e a força média usando a fórmula dada.
Alternativa por alternativa
Energia potencial vira energia cinética na queda (E = m g h). Força média obtém-se dividindo energia dissipada pela deformação: F ˜ ?E/d.
O aluno provavelmente tomou a altura como 2 m em vez de 3 m, calculando 1,5 x 10 x 2 = 30 J, e depois dividiu corretamente esse valor pela deformação.
Por que engana: Confundir a fórmula da energia cinética com a da energia potencial, resultando em valores incorretos.
O aluno provavelmente usou a altura como 1 m, calculando 1,5 x 10 x 1 = 15 J, ou dividiu indevidamente a energia correta por 3, e propagou o erro para a força.
O aluno errou a multiplicação ou a aplicação do produto m g h, obtendo 50 J em vez de 45 J, e levou esse valor incorreto ao cálculo da força média.
O aluno confundiu os dados, usando o valor numérico 4 da deformação (4,0 cm) como se fosse a altura, o que daria 1,5 x 10 x 4 = 60 J.
Raio-X da questão
energia cinética e força média
avaliacao
energia potencial gravitacional · força média
Revisar as fórmulas de energia cinética e força média.
Confundir a fórmula da energia cinética com a da energia potencial, resultando em valores incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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