Em uma atividade de Física, estudantes analisam o movimento de um bloco de massa 3,0 kg que desliza para baixo…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisam o movimento de um bloco de massa 3,0 kg que desliza para baixo em uma rampa inclinada de 30° em relação à horizontal. O bloco desliza sobre a superfície, portanto o atrito atuante é cinético. O coeficiente de atrito cinético entre o bloco e a rampa é 0,20. Considere g = 10 m/s² e cos 30° = 0,87. Com base nessas informações, qual é o módulo aproximado da força de atrito cinético que atua sobre o bloco, em newtons?
- A) 6,0 N
- B) 3,0 N
- C) 5,2 N
- D) 15,0 N
- E) 30,0 N
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identificar as forças perpendiculares à rampa. Como o bloco desliza sobre a superfície, a força normal N equilibra a componente do peso perpendicular à rampa. Essa componente é m*g*cos(30°).
- Calcular a normal. N = 3,0 * 10 * 0,87 = 26,1 N.
- Aplicar a força de atrito cinético. Fat = μc * N = 0,20 * 26,1 = 5,22 N, ou seja, aproximadamente 5,2 N.
- Conferir com o gabarito. A resposta 5,2 N (alternativa C) coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas:
- A) 6,0 N resulta de 0,20 * 30 N, usando o peso total e ignorando a inclinação da rampa; a normal não é igual ao peso.
- B) 3,0 N resulta de usar sen(30°) = 0,5 no lugar de cos(30°) para a normal, o que dá 0,20 * 15 = 3,0 N.
- D) 15,0 N é a componente do peso paralela à rampa, m*g*sen(30°), que é a força que empurra o bloco para baixo e não o atrito.
- E) 30,0 N é o peso total do bloco (3,0 * 10), que não corresponde à força de atrito e ignora o coeficiente de atrito.
💡 Dica: Calcule a força normal e aplique a fórmula da força de atrito.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula o atrito como μ vezes o peso total (0,20 * 30 N), esquecendo que a normal é apenas a componente do peso perpendicular à rampa.
O aluno usa sen(30°) = 0,5 para encontrar a normal, em vez de cos(30°), e obtém N = 15 N, chegando a 0,20 * 15 = 3,0 N.
Como o bloco desliza, deve-se usar o atrito cinético: F_at = μ_c N. A força normal à rampa é N = mg cos 30°. Assim, N = 3,0 × 10 × 0,87 = 26,1 N. Logo, F_at = 0,20 × 26,1 = 5,22 N, aproximadamente 5,2 N.
O aluno confunde a força de atrito com a componente do peso paralela à rampa, m*g*sen(30°) = 15 N, que é a força motora do movimento e não a força de atrito.
O aluno toma o peso total do bloco (30 N) como a força de atrito, ignorando tanto a inclinação da rampa quanto o coeficiente de atrito cinético.
Raio-X da questão
força de atrito
avaliacao
forca normal em plano inclinado · calculo da forca de atrito
Revisar as fórmulas de força de atrito e força normal.
Confundir a componente da força peso paralela e perpendicular ao plano inclinado, calculando errado a força normal e, consequentemente, a força de atrito.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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