Em uma atividade experimental, um carrinho percorre uma pista circular horizontal de raio 0,50 m. Um sensor…
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 experimental, um carrinho percorre uma pista circular horizontal de raio 0,50 m. Um sensor registra velocidade escalar constante de 2,0 m/s durante várias voltas. Embora o valor da velocidade escalar não se altere, sua direção muda continuamente ao longo da trajetória. Desprezam-se os efeitos do atrito e da resistência do ar. Com base nessas informações, qual descrição caracteriza corretamente a aceleração do carrinho durante o movimento?
- A) A aceleração tem módulo constante e aponta no sentido do movimento do carrinho.
- B) A aceleração tem módulo constante e aponta para fora da pista circular.
- C) A aceleração é nula, pois o valor da velocidade escalar permanece constante.
- D) A aceleração tem módulo crescente, pois o carrinho muda continuamente a direção da velocidade.
- E) A aceleração tem módulo constante, muda continuamente de direção e aponta para o centro da pista.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique o tipo de movimento. O carrinho percorre uma circunferência com velocidade escalar constante de 2,0 m/s, então se trata de um movimento circular uniforme (MCU). No MCU, o módulo da velocidade não muda, mas a direção muda a cada instante.
- Lembre que a aceleração no MCU é apenas centrípeta, pois a componente tangencial é nula (a velocidade escalar não varia). Ela é dada por a_cp = v^2 / R.
- Calcule o módulo: v^2 = 2,0^2 = 4,0 (m/s)^2; a_cp = 4,0 / 0,50 = 8,0 m/s^2. Como v e R são constantes, o módulo da aceleração é constante.
- Determine a direção e o sentido. A aceleração centrípeta é perpendicular à velocidade e aponta para o centro da circunferência. Como a direção da velocidade gira continuamente, a direção da aceleração também muda continuamente, acompanhando o raio.
- Conclusão. A alternativa E descreve exatamente isso: módulo constante, direção variável e sentido para o centro da pista. Logo, a alternativa E está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A: a aceleração no MCU não aponta no sentido do movimento, mas é perpendicular à velocidade. B: ela aponta para dentro da pista (para o centro), não para fora. C: velocidade escalar constante não implica aceleração nula, pois a direção da velocidade muda. D: o módulo da aceleração é constante (8,0 m/s^2), não crescente.
💡 Dica: Observe a relação entre velocidade e aceleração no gráfico.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, como o carrinho anda, a aceleração deve ter o mesmo sentido do movimento, confundindo aceleração com a velocidade. Ele não percebe que a aceleração centrípeta é perpendicular à velocidade.
O aluno intui que o carrinho tende a sair pela tangente ou 'para fora' da curva, associando a sensação de ser empurrado para fora na curva à aceleração real. Confunde a força centrífuga aparente com a aceleração centrípeta, que aponta para o centro.
O aluno associa aceleração nula a velocidade constante, esquecendo que aceleração mede variação do vetor velocidade, que inclui a direção. Como o módulo não muda, ele conclui que não há aceleração.
Por que engana: Confundir a direcao da aceleracao no movimento circular, pensando que ela aponta para fora ou e nula.
O aluno percebe corretamente que a direção da velocidade muda, mas conclui erradamente que o módulo da aceleração cresce. No MCU, v e R são constantes, logo a_cp = v^2/R é constante em módulo.
No movimento circular uniforme, a velocidade escalar permanece constante, mas o vetor velocidade muda de direção. Essa mudança exige uma aceleração centrípeta, cujo módulo é constante quando o raio e a velocidade escalar são constantes. Sua direção varia continuamente e, em cada ponto da trajetória, aponta para o centro da circunferência. Neste caso, seu módulo vale a_c = v²/r = (2,0)²/0,50 = 8,0 m/s².
Raio-X da questão
movimento circular uniforme
avaliacao
movimento circular uniforme · aceleracao centripeta
Revisar as características do movimento circular uniforme e sua aceleração.
Confundir a direcao da aceleracao no movimento circular, pensando que ela aponta para fora ou e nula.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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