Durante uma atividade de educação física, uma estudante permanece parada enquanto segura uma mochila de massa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de educação física, uma estudante permanece parada enquanto segura uma mochila de massa 8 kg junto ao corpo. Nessa situação, a mochila está em equilíbrio vertical, pois não apresenta aceleração. Considere g = 10 m/s² e despreze a resistência do ar. Com base no texto, qual é a intensidade e o sentido da força vertical que os músculos da estudante exercem sobre a mochila para mantê-la em repouso?
- A) 80 N para baixo.
- B) 800 N para cima.
- C) 8 N para cima.
- D) 80 N para cima.
- E) 0 N para cima.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças verticais sobre a mochila. Há o peso, dirigido para baixo, causado pela atração gravitacional, e a força que os músculos da estudante exercem, dirigida para cima. Passo 2: Calcule o peso da mochila com a fórmula P = m x g. Como m = 8 kg e g = 10 m/s², temos P = 8 x 10 = 80 N, para baixo. Passo 3: Aplique a condição de equilíbrio. Como a mochila está em repouso, sua aceleração é zero, e pela Primeira Lei de Newton a soma das forças verticais deve ser nula. Logo, a força muscular tem intensidade igual ao peso, 80 N, e sentido oposto, para cima. Passo 4: Conclusão: a alternativa correta é a D, 80 N para cima. Por que as outras estão erradas: A tem o sentido errado, pois a força muscular deve sustentar a mochila e, portanto, atuar para cima. B usa um valor de força cerca de dez vezes maior que o peso, o que geraria aceleração para cima. C confunde a massa (8 kg) com a força, esquecendo de multiplicar por g. E supõe que nenhuma força atua, mas a mochila só permanece parada porque os músculos compensam o peso. Passo 5: Como o gabarito oficial é D, coincide com a resolução obtida.
💡 Dica: Calcule a força usando a fórmula F = m * g.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente o módulo do peso (80 N), mas acha que a força muscular deve ter o mesmo sentido do peso, ou seja, para baixo, como se a mão empurrasse a mochila para o chão.
O aluno multiplica a massa por um valor errado da gravidade (por exemplo, 100 em vez de 10), ou confunde a unidade de massa com a de força, obtendo 800 N.
O aluno confunde massa com peso e toma o valor numérico de 8 kg como a intensidade da força, esquecendo de multiplicar pela aceleração da gravidade.
Por que engana: O aluno pode confundir a força que deve ser aplicada com a pressão exercida, calculando valores incorretos baseados em pressões ao invés de forças.
Como a mochila está em repouso, a força resultante sobre ela é nula. Seu peso tem intensidade P = m·g = 8·10 = 80 N e atua para baixo. Portanto, os músculos devem exercer uma força de 80 N para cima, equilibrando o peso.
O aluno acredita que, como a mochila está parada, nenhuma força atua sobre ela, intuição do dia a dia que ignora o peso e a força de sustentação necessária para manter o equilíbrio.
Raio-X da questão
força peso
avaliacao
força peso · segunda lei de Newton
Revisar a relação entre massa e força gravitacional.
O aluno pode confundir a força que deve ser aplicada com a pressão exercida, calculando valores incorretos baseados em pressões ao invés de forças.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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