Um automóvel de massa 1000 kg viaja a 20 m/s e freia até parar em 40 m devido ao atrito com os freios e o…
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
Um automóvel de massa 1000 kg viaja a 20 m/s e freia até parar em 40 m devido ao atrito com os freios e o asfalto. Descreva as transformações de energia no processo, escreva a equação de balanço energético incluindo o trabalho das forças não conservativas e calcule (a) a energia térmica gerada (em J) e (b) a força média de atrito (em N).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Transformações: energia cinética inicial converte-se em energia térmica dissipada por atrito nos freios e no asfalto. Balanço: ?K + W_nc = 0 ? K_f - K_i + W_atrito = 0. Como K_f = 0, W_atrito = -K_i. Energia térmica gerada = |W_atrito| = K_i = 1/2·m·v² = 0,5·1000 kg·(20 m/s)² = 200000 J. Força média de atrito F = |W_atrito|/d = 200000 J / 40 m = 5000 N (direção oposta ao movimento).
Explicação
A energia cinética do automóvel é convertida em energia térmica devido ao atrito, resultando em uma dissipação de energia que é calculada pela equação de balanço energético. A força média de atrito é obtida dividindo-se a energia térmica gerada pela distância percorrida durante a frenagem, refletindo a relação entre trabalho e força. Esses cálculos demonstram como a energia se transforma e como a força de atrito atua para parar o veículo.
Raio-X da questão
transformações de energia
avaliacao
transformações de energia · trabalho e energia
Revisar as leis da conservação de energia e trabalho de forças não conservativas.
O aluno pode confundir a energia cinética com a energia térmica, não considerando corretamente o trabalho realizado pela força de atrito.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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