Durante uma atividade experimental, uma bola de massa 0,20 kg move-se em linha reta com velocidade de 15 m/s…
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
Durante uma atividade experimental, uma bola de massa 0,20 kg move-se em linha reta com velocidade de 15 m/s. Ao atingir uma superfície, ela para completamente em 0,05 s. Considere que a força resultante média atua durante todo esse intervalo. Com base nos dados do experimento, qual é o módulo da força resultante média exercida sobre a bola durante a parada?
- A) A força média exercida sobre a bola tem módulo 300 N.
- B) A força média exercida sobre a bola tem módulo 60 N.
- C) A força média exercida sobre a bola tem módulo 15 N.
- D) A força média exercida sobre a bola tem módulo 3 N.
- E) A força média exercida sobre a bola tem módulo 0,6 N.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Massa m = 0,20 kg, velocidade inicial v0 = 15 m/s, velocidade final v = 0 (a bola para), intervalo de tempo Δt = 0,05 s.
- Calcule a variação da quantidade de movimento. Δp = m·v - m·v0 = 0 - 0,20·15 = -3 kg·m/s, cujo módulo é 3 kg·m/s.
- Aplique o teorema do impulso, que relaciona a força resultante média ao intervalo de tempo: F·Δt = |Δp|, portanto F = 3 / 0,05.
- Efetue a divisão. F = 60 N. Logo, o módulo da força resultante média é 60 N, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (300 N) usaria a velocidade dividida pelo tempo sem multiplicar pela massa; C (15 N) confunde a força com a própria velocidade; D (3 N) para no cálculo do impulso e esquece de dividir pelo tempo; E (0,6 N) erra a ordem de grandeza na divisão ou na conversão de unidades.
💡 Dica: Aplicar fórmula F = Δp / Δt, calcular impulso.
Alternativa por alternativa
Calculou v/Δt, isto é, 15/0,05 = 300, esquecendo de multiplicar pela massa da bola na relação F = m·Δv/Δt.
Por que engana: Calcular força sem considerar corretamente o tempo ou trocar sinais.
O módulo da variação da quantidade de movimento é m vezes a variação da velocidade: 0,20 vezes 15 = 3 kg.m/s. Como o intervalo de tempo é 0,05 s, a força média tem módulo 3 dividido por 0,05, resultando em 60 N.
Tomou o módulo da velocidade (15 m/s) como se fosse a força, ignorando a massa e o intervalo de tempo da parada.
Calculou corretamente o impulso ou a variação da quantidade de movimento (m·v = 3 kg·m/s) e parou aí, sem dividir pelo tempo de 0,05 s.
Errou a ordem de grandeza na divisão ou na conversão de unidades, obtendo 0,6 N em vez de 60 N, possivelmente por deslocamento de vírgula.
Raio-X da questão
Força média e impulso.
Calcular força média
Grandeza física força e suas unidades. · Velocidade e cálculo de variação de velocidade.
Variação de quantidade de movimento (momento linear).
Calcular força sem considerar corretamente o tempo ou trocar sinais.
Laboratório ou situa
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