Forças Específicas: Atrito, Peso, Elástica - Ensino Médio

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Question 1

— Se as duas boias tem o mesmo tamanho, por que uma some no fundo e a outra fica na superficie? A pergunta apareceu numa feira de ciencias montada na beira de um rio. No tanque com agua doce, os monitores usavam duas esferas ocas de plastico, externamente iguais. Para preparar a explicacao ao publico, eles mediram a massa total de cada esfera: a primeira, sem recheio, ficou com $$0{,}60 \mathrm{kg}$$; a segunda recebeu areia e ficou com $$0{,}90 \mathrm{kg}$$. O volume externo foi estimado ao mergulhar cada esfera e observar o aumento do nivel em um recipiente graduado: $$0{,}80 L$$. Para escrever o cartaz, os monitores adotaram $$g = 10 m/s^{2}$$ e densidade da agua doce igual a $$1{,}0 x 10^{3} \mathrm{kg}/m^{3}$$.

Com base nos dados do texto, identifique a frase mais adequada para o cartaz que comunique o empuxo maximo e conclua, de modo coerente, qual esfera flutua e qual afunda.

Accepted Answer

Empuxo maximo de $$8 N$$; como $$6 N < 8 N$$ a esfera de $$0{,}60 \mathrm{kg}$$ flutua e a de $$0{,}90 \mathrm{kg}$$ afunda.

Answer

Empuxo maximo de $$0{,}8 N$$; como $$6 N$$ e $$9 N$$ sao maiores, as duas esferas afundam no tanque.

Answer

Empuxo maximo de $$8 N$$; como $$9 N < 8 N$$ a esfera de $$0{,}90 \mathrm{kg}$$ flutua e a de $$0{,}60 \mathrm{kg}$$ afunda.

Answer

Empuxo maximo de $$80 N$$; como $$6 N$$ e $$9 N$$ sao menores, as duas esferas flutuam na superficie.

Answer

Empuxo maximo de $$8 N$$; como a de $$0{,}60 \mathrm{kg}$$ e mais leve que a de $$0{,}90 \mathrm{kg}$$, as duas esferas flutuam.

Question 2

Explique como o funcionamento de um circuito elétrico simples é afetado pela adição de mais resistores em série e em paralelo. Utilize exemplos e conceitos de resistência.

Accepted Answer

Em um circuito elétrico, a adição de resistores pode afetar significativamente a resistência total e a corrente. Em série, a resistência total aumenta, pois é a soma das resistências individuais $$(R_{\mathrm{total}} = R1 + R2)$$. Isso reduz a corrente, segundo a lei de Ohm $$(I = V/R)$$. Por outro lado, em paralelo, a resistência total diminui $$(1/R_{\mathrm{total}} = 1/R1 + 1/R2)$$, aumentando a corrente. Exemplos práticos incluem luzes em casa: mais lâmpadas em série resultam em brilho menor, enquanto em paralelo mantêm brilho constante. A explicação aborda de forma clara como a resistência total se comporta em circuitos em série e em paralelo, utilizando fórmulas que fundamentam os conceitos apresentados. Além disso, a inclusão de exemplos práticos facilita a compreensão do impacto das configurações de resistores no funcionamento do circuito. A relação entre resistência e corrente, conforme a lei de Ohm, é bem estabelecida, permitindo uma visão abrangente do tema.

Question 3

Descreva como um plano inclinado facilita o trabalho de elevar um objeto, utilizando conceitos de força e trabalho. Inclua a relação entre altura e distância. Use exemplos práticos.

Accepted Answer

Um plano inclinado reduz a força necessária para elevar um objeto a uma altura. Ao aumentar a distância ao longo do plano, a força aplicada é menor, porém o trabalho realizado $$(W = F\cdot d)$$ permanece constante. Por exemplo, elevar um objeto de $$10 \mathrm{kg}$$ a $$2 m$$ em um plano de 30º é mais fácil do que levantá-lo diretamente, pois a força necessária é calculada como $$F = m\cdot g$$·$$\sin (	ext{?})$$. Assim, o plano inclinado distribui a carga ao longo de uma maior distância, facilitando a elevação. A explicação aborda a redução da força necessária para elevar um objeto ao utilizar um plano inclinado, destacando a relação entre a altura e a distância percorrida. Ela também menciona a conservação do trabalho, que permanece constante independentemente da trajetória escolhida. O uso de um exemplo prático ilustra de forma clara como a teoria se aplica a situações do cotidiano.

Question 4

Explique como a força de atrito influencia o movimento de um objeto em uma superfície. Dê exemplos práticos.

Accepted Answer

A força de atrito é a força que se opõe ao movimento entre duas superfícies em contato. Ela é influenciada pela natureza das superfícies e pela força normal. Por exemplo, um carro freando precisa vencer o atrito para parar. Em superfícies rugosas, o atrito é maior, dificultando o movimento, enquanto em superfícies lisas, como gelo, o atrito é menor, facilitando deslizamentos. A explicação aborda a definição da força de atrito e sua função como resistência ao movimento, além de mencionar fatores que influenciam sua intensidade, como a natureza das superfícies e a força normal. Os exemplos práticos, como o carro freando e a comparação entre superfícies rugosas e lisas, ilustram claramente como o atrito afeta o movimento no cotidiano. Essa abordagem facilita a compreensão do conceito e sua aplicação em situações reais.

Question 5

Explique como a lei de Hooke se aplica ao comportamento elástico de uma mola. Inclua a fórmula e um exemplo.

Accepted Answer

A lei de Hooke afirma que a força restauradora F em uma mola é diretamente proporcional à deformação x, expressa como $$F = -k\cdot x$$, onde k é a constante elástica. Por exemplo, se uma mola com $$k = 50 N/m$$ é esticada $$0{,}2 m$$, a força é $$F = -50 N/m 	imes  0{,}2 m = -10 N$$, indicando que a mola exerce uma força de $$10 N$$ na direção oposta à deformação. A explicação aborda a relação entre força e deformação em uma mola, utilizando a fórmula da lei de Hooke, que é fundamental para entender o comportamento elástico. O exemplo prático ilustra como a constante elástica e a deformação se relacionam, permitindo visualizar a aplicação da teoria. A menção da direção da força restauradora também é importante para compreender o conceito de equilíbrio em sistemas elásticos.

Question 6

Um grupo de alunos testou a resistência de dois materiais para construção. O primeiro (material A) suporta $$300 N$$ e o segundo (material B) suporta $$500 N$$. Se eles precisam de um material que suporte pelo menos $$400 N$$, qual material é mais adequado? Justifique sua resposta.

Accepted Answer

O material B é mais adequado, pois suporta até $$500 N$$, enquanto o material A suporta apenas $$300 N$$. A escolha do material B garante que a construção fique dentro dos limites de resistência, evitando falhas estruturais. O material B é a única opção que atende à exigência mínima de resistência de $$400 N$$, já que supera essa carga com uma capacidade de $$500 N$$. O material A, com apenas $$300 N$$ de suporte, não é adequado e pode comprometer a segurança da construção. Portanto, escolher o material B assegura a integridade estrutural necessária.

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