Em uma atividade de Física, dois carrinhos de laboratório, inicialmente em repouso e com atrito desprezível…
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
Em uma atividade de Física, dois carrinhos de laboratório, inicialmente em repouso e com atrito desprezível, são puxados separadamente por um dinamômetro. Em cada teste, o aparelho indica uma força horizontal constante de 12 N durante 3,0 s. O primeiro carrinho tem massa de 2,0 kg, e o segundo, que transporta livros, tem massa de 6,0 kg. A força é aplicada na mesma direção e pelo mesmo intervalo de tempo nos dois casos. Com base nos dados do experimento, qual comparação entre as acelerações dos carrinhos está correta durante a aplicação da força?
- A) Os dois carrinhos apresentam a mesma aceleração, porque a força aplicada e o tempo de aplicação são iguais nos dois testes.
- B) Os dois carrinhos apresentam a mesma variação de velocidade, porque recebem o mesmo impulso durante os três segundos.
- C) O carrinho carregado apresenta aceleração três vezes menor que a do carrinho vazio, pois a força aplicada é a mesma e sua massa é três vezes maior.
- D) O carrinho vazio apresenta aceleração três vezes menor que a do carrinho carregado, pois tem menos massa para distribuir a força.
- E) O carrinho carregado apresenta aceleração três vezes maior que a do carrinho vazio, porque sua massa é três vezes maior.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. F = 12 N, t = 3,0 s, massa do carrinho vazio = 2,0 kg, massa do carrinho carregado = 6,0 kg, ambos partindo do repouso e com atrito desprezível.
- Aplique a Segunda Lei de Newton, F = m·a, o que dá a = F/m. A força é a mesma nos dois casos, então a aceleração depende apenas da massa.
- Carrinho vazio: a1 = 12 / 2,0 = 6,0 m/s².
- Carrinho carregado: a2 = 12 / 6,0 = 2,0 m/s².
- Comparação: a1 / a2 = 6,0 / 2,0 = 3. Logo, a aceleração do carrinho carregado é três vezes menor que a do carrinho vazio, exatamente o que afirma a alternativa C. O gabarito oficial está correto.
- Por que as outras estão erradas: A afirma que as acelerações são iguais, mas a aceleração depende da massa, não só da força e do tempo. B confunde impulso com variação de velocidade: o impulso (36 N·s) é igual nos dois casos, mas a variação de velocidade é Δv = I/m, ou seja, 18 m/s para o vazio e 6 m/s para o carregado. D inverte a relação: o carrinho vazio tem aceleração três vezes maior, não menor. E também inverte a relação: quanto maior a massa, menor a aceleração, e não maior.
💡 Dica: Compare a mesma forca em massas diferentes.
Alternativa por alternativa
Acredita que a aceleração depende apenas da força e do tempo de aplicação, ignorando que a massa do corpo altera a aceleração (a = F/m).
Confunde impulso igual com variação de velocidade igual, esquecendo que a variação de velocidade é Δv = I/m e que a massa modifica o resultado.
Pela segunda lei de Newton, F = m · a, portanto a = F/m. Para o carrinho vazio, a = 12/2 = 6,0 m/s². Para o carrinho carregado, a = 12/6 = 2,0 m/s². Assim, a aceleração do carrinho carregado corresponde a um terço da aceleração do carrinho vazio.
Inverte a proporção entre massa e aceleração, supondo que o carrinho de menor massa acelera menos, quando na verdade ele acelera três vezes mais.
Acredita que uma massa maior gera maior aceleração, como se o peso extra 'empurrasse' mais, quando na verdade a aceleração diminui com o aumento da massa para a mesma força.
Por que engana: Achar que mais massa significa mais aceleracao sob a mesma forca.
Raio-X da questão
Inercia e aceleracao
Relacionar massa e a
forca resultante · massa e inercia
Segunda lei de Newton
Achar que mais massa significa mais aceleracao sob a mesma forca.
Dinâmica em carrinho
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