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O pêndulo de um relógio é constituído por uma haste rígida com um disco de metal preso em uma de suas…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT204

Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

O pêndulo de um relógio é constituído por uma haste rígida com um disco de metal preso em uma de suas extremidades. O disco oscila entre as posições A e C, enquanto a outra extremidade da haste permanece imóvel no ponto P. A figura ao lado ilustra o sistema. A força resultante que atua no disco quando ele passa por B, com a haste na direção vertical, é [FUVEST 2013 - Questão 21] FUVEST - 2013

A) nula.
B) vertical, com sentido para cima.
C) vertical, com sentido para baixo.
D) horizontal, com sentido para a direita.
E) horizontal, com sentido para a esquerda.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Em B a haste está na vertical e o disco se move em uma circunferência cujo centro é o ponto P, que fica acima de B. No disco atuam duas forças: o peso, vertical e para baixo, e a tração da haste, que aponta ao longo da haste, de B para P, ou seja, vertical e para cima. Passo 2: A resultante é a soma vetorial dessas forças. Como o disco descreve uma curva, sua velocidade muda de direção, então a resultante não pode ser nula. Ela deve apontar para o centro da trajetória, isto é, para P, a resultante centrípeta. Passo 3: Em B, o centro P está acima do disco, logo a resultante é vertical e aponta para cima. Matematicamente, tração menos peso é igual a massa vezes velocidade ao quadrado dividida pelo comprimento da haste. Como a tração supera o peso nesse ponto, a resultante aponta para cima. Passo 4: Por que as outras alternativas estão erradas: A) a resultante não é nula, pois o disco não está em equilíbrio, já que sua trajetória é curva; C) o peso aponta para baixo, mas a tração é maior e a resultante aponta para cima; D) a velocidade em B é horizontal, mas a resultante não tem a direção do movimento, e sim a do centro da trajetória; E) pelo mesmo motivo, a resultante não é horizontal em B. Passo 5: Portanto, a força resultante em B é vertical, com sentido para cima, alternativa B.

💡 Dica: Analise as forças atuantes no disco na posição vertical e aplique as leis de Newton.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno acha que, como as forças verticais (peso e tração) se compensam, a resultante é zero, esquecendo que o disco executa movimento curvo e precisa de força centrípeta.

B Correta

Incorreta. A força resultante não é vertical para cima; a força centrípeta aponta para o centro da trajetória circular.

C Erradaerro: Conceituala que mais engana

O aluno considera apenas o peso, que puxa o disco para baixo, e ignora a tração da haste, que é maior nesse ponto e domina a resultante.

Por que engana: Confundir a direção da força resultante, acreditando que ela é nula ou horizontal em vez de vertical.

D Erradaerro: Conceitual

O aluno associa a resultante à direção do movimento horizontal do disco em B, supondo que a força age no sentido da velocidade em vez do centro da trajetória.

E Erradaerro: Senso comum

O aluno também confunde a resultante com a direção horizontal do movimento, imaginando que a força age para a esquerda, e não para o centro da trajetória.

Raio-X da questão

Dificuldade Média

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 progressao

🎯 Conceito central

força resultante no pêndulo

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

forças em movimento circular · equilíbrio de forças

📚 Reveja

Revisar dinâmica do movimento circular e forças em pêndulo.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a direção da força resultante, acreditando que ela é nula ou horizontal em vez de vertical.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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