Em um estudo de biomecânica, pesquisadores analisaram o movimento de uma arraia mantida em um tanque. As…
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 estudo de biomecânica, pesquisadores analisaram o movimento de uma arraia mantida em um tanque. As contrações dos músculos de sua nadadeira geraram uma força resultante de 40 N, produzindo aceleração de 4 m/s². O experimento também registrou que, antes desse teste, a força resultante era de 10 N. Desprezando a resistência da água, considere que a massa da arraia permaneceu constante durante a análise. Com base nos dados do estudo e na relação entre força resultante, massa e aceleração, qual é a massa da arraia analisada?
- A) 5 kg
- B) 2 kg
- C) 12 kg
- D) 8 kg
- E) 10 kg
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A força resultante que produz o movimento no teste é F = 40 N e a aceleração é a = 4 m/s². O dado de 10 N, que era a força antes do teste, não participa do cálculo da massa, pois a relação pedida é entre a força resultante do teste, a massa e a aceleração.
- Aplique a Segunda Lei de Newton, F = m·a. Isole a massa: m = F / a.
- Substitua os valores: m = 40 / 4 = 10 kg.
- Confira a unidade. Newton é kg·m/s², então N dividido por m/s² resulta em kg, coerente com a resposta.
- Compare com o gabarito oficial. O resultado, 10 kg, coincide com a alternativa E, que é o gabarito oficial. Portanto, não há divergência.
- Por que as outras estão erradas: A (5 kg) resulta de dividir 20 N por 4 m/s², o que não corresponde a nenhum dado do enunciado. B (2 kg) resulta de usar a força inicial de 10 N no lugar da resultante de 40 N e arredondar para baixo. C (12 kg) vem de somar 40 + 10 = 50 e dividir por 4, o que ignora o fato de que a força de 10 N não é a força resultante do teste. D (8 kg) vem de subtrair 10 N de 40 N, obtendo 30 N, e dividir por 4 com arredondamento indevido de 7,5 para 8.
💡 Dica: Use a segunda lei de Newton para calcular a massa.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente dividiu a força por 2 antes de aplicar F = m·a, como se a força fosse dividida entre duas partes do corpo, ou tomou a metade da força do teste sem justificativa.
O aluno provavelmente usou a força inicial de 10 N, que não é a força do teste, e dividiu por 4 m/s², ainda truncando o resultado 2,5 para 2 kg.
O aluno provavelmente somou as duas forças (40 + 10 = 50 N) como se ambas atuassem no teste, dividiu por 4 e obteve 12,5, aproximando indevidamente para 12 kg.
O aluno provavelmente subtraiu 10 N de 40 N, obtendo 30 N, e dividiu por 4 m/s², chegando a 7,5 kg e arredondando para 8 kg. Usou um dado que não define a força resultante do teste.
Por que engana: Confundir a relação entre força e aceleração, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo uma massa que não corresponde aos valores dados.
A relação entre força resultante, massa e aceleração é F = m · a. Portanto, m = F/a = 40 N ÷ 4 m/s² = 10 kg. O valor anterior de 10 N apenas informa uma condição inicial do experimento e não é usado para calcular a massa na situação descrita.
Raio-X da questão
força e aceleração
avaliacao
segunda lei de Newton · cálculo de massa
Revisar a relação entre força, massa e aceleração na segunda lei de Newton.
Confundir a relação entre força e aceleração, aplicando a fórmula de forma incorreta e escolhendo uma massa que não corresponde aos valores dados.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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