Física2ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ medio

Em um experimento realizado em uma via plana, uma bicicleta percorreu, em movimento retilíneo uniforme, os 30…

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

Em um experimento realizado em uma via plana, uma bicicleta percorreu, em movimento retilíneo uniforme, os 30 m entre dois sensores de tempo. O intervalo registrado entre as passagens pelos sensores foi de 3,0 s. Imediatamente ao passar pelo segundo sensor, o ciclista acionou os freios, e a bicicleta deslizou mais 20 m até parar. Desprezando a resistência do ar e outras forças dissipativas, considere que a força horizontal responsável pela parada foi exclusivamente o atrito cinético entre os pneus e o asfalto. Adote g = 10 m/s². Com base nos dados do experimento, qual é o valor aproximado do coeficiente de atrito cinético entre os pneus da bicicleta e o asfalto?

A) 0,50
B) 0,05
C) 0,10
D) 0,17
E) 0,25

✅ Resposta correta: alternativa E

Resolução passo a passo

Velocidade constante entre os sensores. A bicicleta percorreu 30 m em 3,0 s, então v = 30 / 3,0 = 10 m/s.
Desaceleração após os freios. Ao frear, a bicicleta deslizou 20 m até parar, partindo de v = 10 m/s com velocidade final zero. Pela equação de Torricelli, v^2 = v0^2 + 2 a d, temos 0 = 100 + 2 a (20), logo a = -2,5 m/s^2. O módulo da desaceleração é 2,5 m/s^2.
Força de atrito. A única força horizontal é o atrito cinético, Fat = μ N. Na horizontal e na vertical, N = m g. Pela Segunda Lei de Newton, μ m g = m a, então μ = a / g.
Cálculo final. μ = 2,5 / 10 = 0,25. A massa da bicicleta se cancela, por isso não precisa ser informada.
Por que as outras estão erradas. A alternativa A (0,50) exigiria desaceleração de 5 m/s^2, o que não corresponde aos dados. A alternativa B (0,05) corresponderia a uma desaceleração de 0,5 m/s^2, obtida com um erro no cálculo. A alternativa C (0,10) exigiria uma distância de parada de 50 m, que é a soma dos 30 m e dos 20 m, mas a frenagem foi de apenas 20 m. A alternativa D (0,17) resulta de usar 30 m na equação de Torricelli, quando a distância de frenagem foi de 20 m.
Conclusão: o coeficiente de atrito cinético vale aproximadamente 0,25, alternativa E, que coincide com o gabarito oficial.

💡 Dica: Calcule a velocidade média e use as equações do movimento para encontrar o coeficiente de atrito.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimental

Provavelmente calculou a desaceleração como v^2 / d, esquecendo o fator 2 da equação de Torricelli, ou usou uma distância de 10 m. Isso daria a = 5 m/s^2 e μ = 0,50.

B Erradaerro: Procedimental

Provavelmente calculou a desaceleração como v / d (10 / 20 = 0,5 m/s^2), usando a velocidade no lugar do quadrado dela, o que é um erro de método na equação do movimento uniformemente retardado.

C Erradaerro: Interpretação

Provavelmente somou os 30 m entre os sensores aos 20 m de deslizamento e usou 50 m como distância de frenagem. Assim obteve a = 1 m/s^2 e μ = 0,10, mas o enunciado indica que a frenagem ocorreu apenas nos 20 m após o segundo sensor.

D Erradaerro: Interpretaçãoa que mais engana

Provavelmente usou os 30 m do trecho entre os sensores como distância de frenagem na equação de Torricelli, em vez dos 20 m de deslizamento após os freios. Assim obteve a = 1,67 m/s^2 e μ = 0,17.

Por que engana: Confundir a distância percorrida durante a desaceleração com a distância inicial ou usar incorretamente as fórmulas do movimento.

E Correta

Como o movimento entre os sensores é uniforme, a velocidade no início da frenagem é v = Δs/Δt = 30/3,0 = 10 m/s. Durante a frenagem, o trabalho do atrito é igual, em módulo, à energia cinética inicial: μmgd = mv²/2. Assim, μ = v²/(2gd) = 10²/(2 · 10 · 20) = 100/400 = 0,25.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

coeficiente de atrito cinético

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

movimento uniformemente variado · força de atrito

📚 Reveja

estude movimento uniformemente variado e forças de atrito

⚠️ Erro mais comum

Confundir a distância percorrida durante a desaceleração com a distância inicial ou usar incorretamente as fórmulas do movimento.

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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