Em um laboratório escolar, estudantes analisam o movimento de um carrinho de 15 kg que já está deslizando…
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 um laboratório escolar, estudantes analisam o movimento de um carrinho de 15 kg que já está deslizando sobre uma superfície horizontal. Um sensor registra que uma força horizontal constante de 60 N é aplicada no sentido do movimento. Para essa superfície, o coeficiente de atrito cinético entre o carrinho e o piso é 0,20. Durante o experimento, adota-se g = 10 m/s² e desprezam-se outras forças resistivas. Com base nas informações do experimento, qual é o módulo da aceleração do carrinho durante a aplicação da força?
- A) 1 m/s²
- B) 3 m/s²
- C) 4 m/s²
- D) 2 m/s²
- E) 5 m/s²
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças horizontais. A força aplicada de 60 N está no sentido do movimento. O atrito cinético age em sentido contrário ao movimento.
- Calcule o atrito cinético: fat = μc × N = 0,20 × m × g = 0,20 × 15 × 10 = 30 N. Na horizontal, a normal se anula com o peso, então N = P = 150 N.
- Calcule a força resultante no sentido do movimento: FR = F − fat = 60 − 30 = 30 N.
- Aplique a segunda lei de Newton: a = FR / m = 30 / 15 = 2 m/s². Portanto, a alternativa D está correta, e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A (1 m/s²) só seria obtida com resultante de 15 N; B (3 m/s²) exigiria resultante de 45 N; C (4 m/s²) ignora o atrito, o que é incorreto porque a superfície tem atrito cinético; E (5 m/s²) exigiria resultante de 75 N, maior que a própria força aplicada, o que é impossível com atrito oposto.
💡 Dica: Aplique a segunda lei de Newton para encontrar a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente calculou um atrito maior que o real, por volta de 45 N, ou dividiu a resultante correta de 30 N por uma massa efetiva de 30 kg. Em ambos os casos o método de resultante está certo, mas um dado está errado.
Por que engana: Ignorar a força de atrito ou calcular incorretamente a força resultante, levando a erro na aceleração.
O aluno provavelmente subestimou o atrito, usando cerca de 15 N em vez de 30 N, o que daria resultante de 45 N e aceleração de 3 m/s². O conceito de subtrair o atrito está correto, mas o cálculo do atrito está errado.
O aluno provavelmente ignorou o atrito cinético, dividindo apenas a força aplicada pela massa (60/15 = 4). Ele entende a segunda lei de Newton, mas esquece que o atrito atua contra o movimento mesmo com o carrinho já deslizando.
Como o carrinho está sobre uma superfície horizontal, a força normal vale N = mg = 15 × 10 = 150 N. O atrito cinético é f = μN = 0,20 × 150 = 30 N, contrário ao movimento. Assim, a força resultante é F_R = 60 − 30 = 30 N. Pela segunda lei de Newton, a aceleração é a = F_R/m = 30/15 = 2 m/s².
O aluno provavelmente errou o cálculo do atrito ou da resultante, chegando a uma força de 75 N. Nesse caso ele tratou o atrito como se somasse à força aplicada, em vez de se opor a ela, ou fez um cálculo mal organizado.
Raio-X da questão
aceleração e força
avaliacao
segunda lei de Newton · forca de atrito
Revisar a segunda lei de Newton e o cálculo de aceleração.
Ignorar a força de atrito ou calcular incorretamente a força resultante, levando a erro na aceleração.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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