Um bloco de massa 4 kg é puxado horizontalmente por uma força constante de 50 N ao longo de 5 m sobre uma…
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 bloco de massa 4 kg é puxado horizontalmente por uma força constante de 50 N ao longo de 5 m sobre uma superfície com coeficiente de atrito cinético µk = 0,4. Use g = 10 m/s². Calcule: a) trabalho da força aplicada; b) trabalho da força de atrito; c) variação da energia cinética. Em seguida, explique como ocorrem as transformações e a conservação de energia nesse processo.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) Trabalho da força aplicada: W_F = F·d = 50 N · 5 m = 250 J. b) Força normal N = m g = 4 kg · 10 m/s² = 40 N; atrito f = µk N = 0,4·40 N = 16 N; trabalho do atrito W_atrito = -f·d = -16 N · 5 m = -80 J. c) Variação da energia cinética: ?K = W_net = W_F + W_atrito = 250 J - 80 J = 170 J. Se partisse do repouso, v = sqrt(2 ?K / m) = sqrt(2·170/4) ˜ 9,22 m/s. Transformações e conservação: o agente realiza 250 J de trabalho que aumentam a energia cinética do bloco; 80 J são dissipados em calor devido ao atrito. A energia total é conservada quando se inclui a energia térmica gerada pelo atrito (energia mecânica convertida em calor).
Explicação
O cálculo do trabalho da força aplicada considera a força e a distância percorrida, resultando em um aumento na energia cinética do bloco. O trabalho da força de atrito é negativo, pois essa força se opõe ao movimento, dissipando energia em forma de calor. A variação da energia cinética é a soma dos trabalhos, refletindo a conservação de energia, onde a energia total é redistribuída entre a energia cinética e a energia térmica gerada pelo atrito.
Raio-X da questão
trabalho e energia
avaliacao
trabalho e energia · forças e atrito
Revisar as fórmulas de trabalho e energia cinética.
O aluno pode confundir o trabalho da força de atrito com o trabalho da força aplicada, não considerando a direção oposta do atrito.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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