Em um laboratório de biomecânica, uma barra de aço usada em um dispositivo de apoio foi submetida a um ensaio…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório de biomecânica, uma barra de aço usada em um dispositivo de apoio foi submetida a um ensaio de tração. A barra tinha 2 m de comprimento, sua seção transversal possuía área de 10 cm² e ela suportou uma força máxima de 5 000 N. Para esse dispositivo, o projeto estabelece que a tensão normal não deve ultrapassar 6 MPa. Considere que 1 cm² = 10?4 m² e que a tensão normal é calculada pela razão entre a força aplicada e a área da seção transversal. Com base nos dados do ensaio, qual é a tensão normal máxima na barra e como ela deve ser classificada em relação ao limite de segurança estabelecido?
- A) 5 MPa, dentro do limite de segurança.
- B) 10 MPa, fora do limite de segurança.
- C) 7 MPa, dentro do limite de segurança.
- D) 2 MPa, dentro do limite de segurança.
- E) 1 MPa, fora do limite de segurança.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Converter a área para metros quadrados. 10 cm² = 10 x 10^-4 m² = 10^-3 m². Passo 2: Calcular a tensão normal como força dividida pela área. sigma = 5000 N / 10^-3 m² = 5 x 10^6 Pa = 5 MPa. Passo 3: Comparar com o limite de projeto. O limite é 6 MPa e a tensão calculada é 5 MPa, portanto a barra está dentro do limite de segurança. Passo 4: Conferir o gabarito. O gabarito oficial é A, que coincide com o resultado obtido sem consultá-lo. Os dados do comprimento de 2 m não entram no cálculo da tensão normal, pois ela depende apenas da força e da área. Passo 5: Por que as outras alternativas estão erradas. B indica 10 MPa, valor que resultaria de uma área de 5 cm², não da área de 10 cm² informada. C indica 7 MPa, valor que não corresponde ao cálculo e que, além disso, ultrapassaria o limite de 6 MPa, apesar de estar classificado como dentro. D indica 2 MPa, valor que surgiria ao dividir a força pelo comprimento da barra, o que não corresponde ao conceito de tensão normal. E indica 1 MPa e classifica como fora do limite, contrariando o cálculo e a regra de comparação, pois um valor abaixo do limite de 6 MPa está dentro da segurança.
💡 Dica: Calcule a tensão usando a fórmula Tensão = Força / Área.
Alternativa por alternativa
A área da seção transversal é 10 cm² × 10⁻⁴ m²/cm² = 10⁻³ m². Assim, a tensão máxima é σ = F/A = 5 000 N ÷ 10⁻³ m² = 5 000 000 Pa = 5 MPa. Como 5 MPa é menor que o limite de 6 MPa, a barra está dentro do limite de segurança.
O aluno provavelmente dividiu a área por 2 ou usou área de 5 cm², obtendo 10 MPa, e então classificou corretamente como acima de 6 MPa, mas com dado de área errado.
O aluno pode ter feito um arredondamento ou ajuste arbitrário do resultado para 7 MPa e, ao mesmo tempo, considerou que esse valor fica dentro de um limite de 6 MPa, sem comparar corretamente os números.
O aluno provavelmente dividiu a força pelo comprimento da barra (5000 N / 2 m = 2500), confundindo tensão normal com uma razão força por comprimento, que não tem relação com a área da seção transversal.
O aluno inverteu a regra de classificação, supondo que valores abaixo do limite de 6 MPa indicam ultrapassagem, e também obteve um valor de tensão incorreto, de 1 MPa.
Raio-X da questão
tensão em materiais
avaliacao
cálculo de tensão · unidades de medida
Revisar os conceitos de tensão e resistência de materiais.
Confundir a conversão de unidades, não convertendo cm² para m² corretamente ao calcular a tensão.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Em um estudo de biomecânica do sistema locomotor, pesquisadores avaliaram a resistência de um tendão artificial…
- Em uma obra, engenheiros avaliam o uso de aço ou de concreto em uma barra submetida exclusivamente à tração. Os dois…
- Durante uma atividade de Física, estudantes analisam uma barra horizontal usada como suporte em uma instalação…
- Um engenheiro planeja um projeto de construção utilizando aço, cuja resistência à tração é de 250 N/mm². Se a seção…
- Durante uma atividade de Física, os estudantes analisaram a pressão exercida por um suporte acolchoado sobre um boneco…
- Em um laboratório que desenvolve suportes poliméricos para culturas de células, uma barra de plástico é submetida a uma…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog