Física2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ longo

Uma caixa de massa 20 kg está num plano inclinado com ângulo 30°; coeficiente de atrito estático µs = 0,40 e…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

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 caixa de massa 20 kg está num plano inclinado com ângulo 30°; coeficiente de atrito estático µs = 0,40 e cinético µk = 0,30. Determine se a caixa inicia o movimento e, caso positivo, calcule sua aceleração (g = 10 m/s²).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Componentes: peso paralelo = m·g·sin30° = 20·10·0,5 = 100 N. Normal: N = m·g·cos30° = 20·10·0,866 = 173,2 N. Atrito estático máximo: Fase_max = µs·N = 0,4·173,2 = 69,3 N < 100 N ? inicia o movimento. Atrito cinético: Fk = µk·N = 0,3·173,2 = 52,0 N. Força resultante descendente: Fres = 100 - 52,0 = 48,0 N. Aceleração: a = Fres/m = 48,0/20 = 2,40 m/s² (descendo o plano).

Explicação

A análise das forças revela que o peso da caixa, atuando paralelamente ao plano, é maior que a força de atrito estático máximo, o que indica que a caixa inicia o movimento. Após o início do movimento, a força de atrito cinético é menor que a força gravitacional paralela, resultando em uma força resultante que provoca aceleração. A aceleração é então calculada pela divisão da força resultante pela massa da caixa, resultando em um valor de 2,40 m/s².

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Analisar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

movimento em plano inclinado

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

forças em planos inclinados · coeficiente de atrito

📚 Reveja

Revisar as forças em um plano inclinado e as leis de Newton.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir os coeficientes de atrito estático e cinético, aplicando o valor errado na análise do movimento.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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