Durante uma atividade de Física, uma equipe solta, do repouso, uma pequena esfera a partir de uma plataforma…
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 de Física, uma equipe solta, do repouso, uma pequena esfera a partir de uma plataforma. O movimento é vertical, e os efeitos da resistência do ar são desprezados. No local, adota-se aceleração da gravidade constante de 10 m/s². A esfera atinge o solo 2,0 s após ser solta. Com base nessas informações, qual é o módulo da velocidade da esfera no instante em que atinge o solo?
- A) 30 m/s
- B) 10 m/s
- C) 5 m/s
- D) 40 m/s
- E) 20 m/s
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A esfera é solta do repouso (velocidade inicial v0 = 0), o movimento é vertical, a resistência do ar é desprezada, g = 10 m/s² e o tempo de queda até o solo é t = 2,0 s. Pede-se o módulo da velocidade no instante em que atinge o solo.
- Escolha a equação adequada. Como o movimento é uma queda livre a partir do repouso, a velocidade cresce uniformemente com o tempo, segundo v = v0 + g·t. Com v0 = 0, temos v = g·t.
- Substitua os valores. v = 10 m/s² · 2,0 s = 20 m/s. O módulo da velocidade ao atingir o solo é 20 m/s.
- Confira a coerência. A cada segundo de queda livre a velocidade aumenta 10 m/s, então após 2 s ela deve ser 20 m/s. O resultado coincide com o gabarito oficial, alternativa E.
- Por que as outras estão erradas. A (30 m/s) corresponderia a um tempo de 3 s, não aos 2 s do enunciado. B (10 m/s) é o valor de g, ou a velocidade média da queda, e não a velocidade final. C (5 m/s) não corresponde a nenhuma relação válida com g = 10 m/s² e t = 2 s. D (40 m/s) resultaria de elevar o tempo ao quadrado (g·t² = 40), o que não é uma fórmula válida para a velocidade.
💡 Dica: Use a fórmula da velocidade em queda livre.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente soma g ao produto g·t (ou erra o tempo, usando 3 s) e obtém 30 m/s, tratando a velocidade como se fosse acrescida de uma parcela extra.
O aluno confunde a velocidade final com o valor da própria gravidade ou com a velocidade média da queda (metade da final), esquecendo de multiplicar pelo tempo.
O aluno divide a aceleração pela metade, usando a fórmula de deslocamento (h = g·t²/2) no lugar da de velocidade, e chega a um valor que não tem significado físico correto para a velocidade final.
Por que engana: Confundir tempo de queda com velocidade final, ou usar aceleracao incorreta para calcular a velocidade.
O aluno eleva o tempo ao quadrado na fórmula da velocidade, calculando g·t² = 10 · 4 = 40, confundindo a expressão do deslocamento com a da velocidade.
Como a esfera parte do repouso e sua aceleração é constante, aplica-se v = v₀ + gt. Assim, v = 0 + (10 m/s²)(2,0 s) = 20 m/s.
Raio-X da questão
velocidade em queda livre
avaliacao
queda livre e aceleracao · calculo de velocidade media
Revisar as fórmulas de movimento uniformemente acelerado.
Confundir tempo de queda com velocidade final, ou usar aceleracao incorreta para calcular a velocidade.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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