Física1ª sérieBNCC EM13CNT101Difícil⏱ 5 a 7 minu

Uma equipe pretende usar uma balança de mola para medir a massa de um equipamento durante uma missão lunar. A…

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 equipe pretende usar uma balança de mola para medir a massa de um equipamento durante uma missão lunar. A balança possui constante elástica k = 120 N/m. Um equipamento de massa 0,75 kg é pendurado verticalmente e permanece em equilíbrio. Considere g = 10 m/s^2 na Terra e g = 1,6 m/s^2 na Lua. Despreze a massa da mola e qualquer resistência ao movimento. Com base na situação descrita, analise a afirmação de que o equipamento teria massa menor na Lua. Determine, mostrando as etapas dos cálculos: a) o peso e a deformação da mola na Terra; b) o peso e a deformação da mola na Lua; c) explique por que a massa permanece a mesma, embora a leitura da balança seja diferente nos dois locais.

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

Resposta esperada

A afirmação é incorreta: a massa do equipamento permanece igual a 0,75 kg, pois é uma propriedade do corpo. Na Terra, seu peso é P = m.g = 0,75 x 10 = 7,5 N, dirigido verticalmente para baixo. Como o equipamento está em equilíbrio, a força elástica da mola tem intensidade 7,5 N e sentido vertical para cima. Pela lei de Hooke, F_el = k.x, então x = F_el/k = 7,5/120 = 0,0625 m, ou 6,25 cm. Na Lua, o peso é P = 0,75 x 1,6 = 1,2 N, também dirigido para baixo. Em equilíbrio, a força elástica vale 1,2 N, para cima, e a deformação da mola é x = 1,2/120 = 0,010 m, ou 1,0 cm. Portanto, a massa não se altera, mas o peso diminui na Lua porque o campo gravitacional lunar é menos intenso; por isso, a mola se alonga menos e a balança indica uma força menor.

Explicação

Em equilíbrio, a força elástica tem a mesma intensidade do peso e sentido oposto. Como o peso depende de P = m.g, a mesma massa produz pesos diferentes em campos gravitacionais distintos. A deformação varia proporcionalmente à força elástica, de acordo com F_el = k.x.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom analisar

Leitura adequado p

Discriminação Médio

Peso pedagógico médio

Autonomia do enunciado alta

Cobertura da habilidade Física mec

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ escolar direto com c🧩 avalia compreensão d

🎯 Conceito central

diferença entre massa e peso e elasticidade da mola

📌 Objetivo

distinguir massa e p

🧱 Pré-requisitos

força peso e suas unidades · Lei de Hooke e constante elástica

📚 Reveja

definição de peso como força peso dependente da gravidade

⚠️ Erro mais comum

confundir massa com peso e achar que massa muda

🌎 Tema transversal

ciências espaciais e exploração lunar

🤝 Socioemocional

persistência para resolução com várias etapas

🏫 Contexto

situação da física n

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